NPN硅雙極結(jié)型晶體管說課講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。NPN硅雙極結(jié)型晶體管-摘要晶體管是一種固體半導體器件，可以用于檢波，整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號調(diào)制和許多其它功能。晶體管作為一種可變開關(guān)，基于輸入的電壓，控制流出的電流。綜述按晶體管使用的半導體材料可分為硅材料晶體管和鍺材料晶體管。按晶體管的極性可分為鍺NPN型晶體管、鍺PNP晶體管、硅NPN型晶體管和硅PNP型晶體管。結(jié)型晶體管憑借功耗和性能方面的優(yōu)勢仍然廣泛應用于高速計算機、火箭、衛(wèi)星以及現(xiàn)代通信領(lǐng)域中。本次，我們主要研究設計NPN軌雙極結(jié)型晶體管方案設計與分析3.1NPN晶體管基本結(jié)構(gòu)分析如上

2、圖所示，由兩個相距很近的PN結(jié)組成，基區(qū)寬度遠遠小于少子擴散長度，以上是NPN形式。雙極型晶體管基區(qū)中的電流傳輸過程與雜質(zhì)分布形式有極密切的關(guān)系。均勻基區(qū)晶體管：基區(qū)雜質(zhì)濃度為常數(shù)。低注入下基區(qū)少子的運動形式為擴散。緩變基區(qū)晶體管：基區(qū)摻雜濃度隨位置變化。低注入下基區(qū)少子的運動形式既有擴散也有漂移。雙極晶體管有四種工作模式，相應地稱為四個工作區(qū)。令分別為基極對發(fā)射極和基極對集電極的電壓。則四種工作模式是：3.2載流子分布與電流分量一、電流傳輸中性基區(qū)（0Nc時（Nc是集電區(qū)的摻雜濃度），則集電結(jié)的負空間電荷層將推移到集電區(qū)內(nèi)，即中性基區(qū)進一步展寬到集電區(qū)，這就是產(chǎn)生了Kirk效應基區(qū)展寬效應。

3、根據(jù)集電結(jié)耗盡層（令其中電場的分布為E(x)）的Poisson方程dE/dx=-q(Jc/(qvs)-NC/eeo，則可以計算出產(chǎn)生Kirk效應的臨界電流密度為：JcoqvsNc。當集電極電流密度大于Jco時，即將出現(xiàn)Kirk效應。發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)的典型摻雜濃度為1019，1017，1015cm-3BJT是非對稱器件。集電極電流：假定：基區(qū)電子線性分布集電極電流為擴散電流結(jié)論：集電極電流由基極和發(fā)射極之間的電壓控制，這就是晶體管的工作原理發(fā)射極電流：一是由從發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子電流形成的（iE1）；二是由基區(qū)的多子空穴越過B-E結(jié)注入到發(fā)射區(qū)（iE2）,它也是正偏電流，表達形式同iE1基

4、極電流:一是iE2，該電流正比于exp(VBE/Vt)，記為iBa；另一是基區(qū)多子空穴的復合流iBb,依賴于少子電子的數(shù)量，也正比于exp(VBE/Vt)。故基極電流正比于exp(VBE/Vt)。VCC=ICRC+VCB+VBE=VR+VCE當VCC足夠大，VR較小VCB0此時正向有源。IC增大，VR增大，VCB減小，C結(jié)零偏準飽和C結(jié)反偏飽和，飽和時集電極電流不受控于VBE！3.4假設：（采用一維理想模型）1，e,b,c三個區(qū)均勻摻雜，e,c結(jié)突變,2，e,c結(jié)為平行平面結(jié)，其面積相同，電流垂直結(jié)平面3，外電壓全降在空電區(qū)，勢壘區(qū)外無電場，故無漂移電流4，e,c區(qū)長度少子L，少子濃度為指數(shù)分

5、布（隨x）5，Xm少子L，忽略勢壘復合及產(chǎn)生,6，滿足小注入條件7，不考慮基區(qū)表面復合1.基區(qū)電子（少子）濃度分布濃度分布同理可以得到發(fā)射區(qū)空穴濃度分布電流密度分布基區(qū)電子擴散電流令X=0，得通過發(fā)射結(jié)電子電流為X=Wb，得到達集電結(jié)電子電流為發(fā)射區(qū)空穴電流密度分布當，則近似有集電區(qū)空穴電流密度E極總電流=電子電流+空穴電流令得4，綜合評價雙極型晶體管基區(qū)中的電流傳輸過程與雜質(zhì)分布形式有極密切的關(guān)系。均勻基區(qū)晶體管：基區(qū)雜質(zhì)濃度為常數(shù)。低注入下基區(qū)少子的運動形式為擴散。緩變基區(qū)晶體管：基區(qū)摻雜濃度隨位置變化。低注入下基區(qū)少子的運動形式既有擴散也有漂移。5，心得體會通過這次的課程設計，使我了解到

6、工藝參數(shù)對器件的設計起到關(guān)鍵性的作用。一開始的時候根本就不知道怎么做這個課程設計，不知道從何入手，只有大量的上網(wǎng)查找各種資料，以及通過課本的參閱來幫助自己來完成這個設計。這個準備的過程我就花了3天半的時間。但這個過程是必不可少的，俗話說的好磨刀不誤砍柴工，工欲善其事，必先利其器，但做了大量的準備工作之后，完成這個課程設計就順利多了，通過這次課程設計的報告的研究探討，讓我感受到了課堂知識應用于實踐的欣慰！6.參考文獻半導體器件物理.劉樹林等編著，電子工業(yè)出版社，2005年半導體器件基礎(chǔ).愛德華S楊著，人民教育出版社，1981年HYPERLINK2:8080/opac/item.php?marc_no=0000030589o查看該書詳細信息半導體器件