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微电子器件原理-第3章 三极管
第三章 三极管 3.1 n-p-n晶体管 3.2 理想的电流电压特性 3.3 典型的n-p-n晶体管特性 3.4 三极管模型 3.5 击穿电压 3.1 n-p-n晶体管 3.1.1 三极管基本工作原理 n-p-n晶体管一维表示、剖面图级能带结构示意图 三极管的基本工作原理 电子运动:发射区?基区?集电区?产生集电极电流IC,在基区不复合;在x方向,Jn(x)为“—” 空穴运动:基区?发射区?产生基极电流IB(在发射区或发射极与电子复合);在-x方向;Jp(x)为“—” 三极管的基本工作原理 “0”点:有两种,物理上的和数学上的;发射区末端:x=-WE;基区末端x=WB 由于耗尽层的存在准中性n型区与p型区要小于物理上的宽度,两者没有区别 注意:载流子传输方程中的宽度均为准中性区的宽度 发射区结深XjE:扩散 0.2um or 大于0.2um,多晶硅 30多nm 基区结深:XjB; 基区宽度:XjB-XjE ,0.1um or 更少 符号 3.1.2二极管理论的修正 3个被忽略的重要效应必须被包括: 准中性区的电场; 重掺杂; 非均匀能带 1.均匀能带时(禁带宽度为常数时),准中性区的电场 N-p-n晶体管在离子注入或扩散时掺杂浓度剖面 N-p-n晶体管在用多晶硅发射极时的掺杂浓度剖面 用经验公式计算的带隙变窄现象 N-p-n晶体管电流电压特性 N-p-n晶体管Gummel图 电流增益与收集结电流的关系 典型的现代N-p-n晶体管的寄生电阻 Early电压定义 B-C结大偏压时正向工作的npn晶体管 N-p-n晶体管B-C结大反向偏压时的Gummel图 N-p-n晶体管B-C结电荷分布 器件模拟的掺杂浓度 电场分布 收集区中过剩的空穴浓度 收集区中过剩的电子浓度 器件剖面图 npn晶体管的电流-电压特性(包含隧道电流) Npn晶体管基本的Ebers-Moll模型 Npn晶体管直流Ebers-Moll模型 包括寄生效应的Npn晶体管直流Ebers-Moll模型 正向工作时Npn晶体管直流Ebers-Moll模型 包括寄生效应正向工作时Npn晶体管直流Ebers-Moll模型 忽略寄生效应Npn晶体管小信号混合?模型 包括寄生效应Npn晶体管小信号混合?模型 击穿电压定义 共发射极电流-电压特性IB=0共基极电流-电压特性IE=0 电子和空穴在晶体管内的运动 最近报道的npn晶体管BVCE0和BVCB0的值 二次击穿现象 二次击穿临界线 说明电流集中二次击穿的简单模型 发射极镇流电阻 基极开路时,集电区电场分布 基极开路时,IC-VCE特性曲线 双层集电区示意图 钳位二极管结构示意图 晶体管的安全工作区 不同条件下的晶体管安全工作区 * * 三极管基本工作原理 简单二极管理论的修正 能带图 能带图 *
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