双极结型晶体管教学幻灯片讲义.pptVIP

下图中显示出一理想的p-n-p晶体管在放大模式下的各电流成分。设耗尽区中无产生-复合电流，则由发射区注入的空穴将构成最大的电流成分。 电流增益 大部分的入射空穴将会到达集电极而形成Icp。基极的电流有三个，即IBB、IEn以及ICn。其中IBB代表由基极所供应、与入射空穴复合的电子电流(即IBB=IEp-ICp)；IEn代表由基区注入发射区的电子电流，是不希望有的电流成分；ICn代表集电结附近因热所产生、由集电区流往基区的电子电流。 双极型晶体管的电流增益 晶体管各端点的电流可由上述各 个电流成分来表示 晶体管中有一项重要的参数，称为共基电流增益，定义为 因此，得到 双极型晶体管的电流增益 第二项称为基区输运系数，是到达集电极的空穴电流量与由发射极入射的空穴电流量的比，即 所以 上式等号右边第一项称为发射 效率，是入射空穴电流与总发 射极电流的比，即： 双极型晶体管的电流增益 其中ICn是发射极断路时(即IE=0)集基极间的电流，记为ICBO，前两个下标（CB）表示集、基极两端点，第三个下标（O）表示第三端点(发射极)断路，所以ICBO代表当发射极断路时，集基极之间的漏电流。共基组态下的集电极电流可表示为 对设计良好的晶体管，IEn远比IEp小，且ICp与IEp非常接近， ?T与?都趋近于1，因此?0也接近于1。集电极电流可用?0表示，即 双极型晶体管的电流增益 例1：已知在一理想晶体管中，各电流成分为：IEp=3mA、IEn=0.01mA、ICp=2.99mA、ICn=0.001mA。试求出下列各值：(a)发射效率?；(b)基区输运系数?T；(c)共基电流增益?0；(d)ICBO。 解 （a）发射效率为 （b）基区输运系数为 （c）共基电流增益为 （d） 所以 双极型晶体管的电流增益 为推导出理想晶体管的电流、电压表示式，需作下列五点假设： （1）晶体管中各区域的浓度为均匀掺杂； （2）基区中的空穴漂移电流和集基极反向饱和电流可以忽略； （3）载流子注入属于小注入； （4）耗尽区中没有产生-复合电流； （5）晶体管中无串联电阻。 假设在正向偏压的状况下空穴由发射区注入基区，然后这些空穴再以扩散的方式穿过基区到达集基结，一旦确定了少数载流子的分布(n区域中的空穴)，就可以由少数载流子的浓度梯度得出电流。 各区域中的载流子分布 双极型晶体管的静态特性 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 3.3.1电流传输 图3-10 理想双极结型晶体管的杂质分布和耗尽区示意图 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 一、电流传输 中性基区（0? ? ）少子电子分布及其电流： 边界条件为： （3-3-1） （3-3-3） （3-3-4） （3-3-2） 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 电子电流 （3-3-5） （3-3-6） 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 二、发射区少子空穴分布及其电流： 边界条件： （3-3-7） （3-3-11） （3-3-8） 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 若 ?? ，（3-3-11）式可以写作： （3-3-12） （3-3-13） 空穴电流为： 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 三、集电区少子空穴分布及其电流 边界条件： （3-3-10） （3-3-14） （3-3-9） 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 3.3.2正向有源模式 一、少数载流子分布 在 的情况下，（3-3-16）式简化 （3-3-16） （3-3-17） 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 3.3.2正向有源模式 图3-11 在正向有源模式下，晶体管各区少数载流子分布 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 二、电流分量 基区电子电流： （3-3-18） （3-3-19） 若 ?? （3-3-20） （3-3-21） （3-3-22） 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 空穴电流 （3-3-23） 正偏压发射结空间电荷区复合电流： （3-3-24） 3.3理想双极结型晶体管中的电流传输 （3-3-25） （3-3-26） 3.6基区扩展电阻和电流集聚 一、基区扩展电阻和电流集聚 有源电阻和无源电阻 图3-17 基区中的横向基极电流和欧姆电压降，导致在x=0 处有最大的正向偏压 3.6基区扩展电阻和电流集聚