陈星弼课件微电子器件33章节.ppt

3.3 缓变基区晶体管的电流放大系数,本节以 NPN 管为例，结电压为 VBE 与 VBC P,N+,N,0,xjC,xjE,,,,,,,,,,,,NE(x),NB(x),NC,x,0,xjC,xjE,本节求基区输运系数 的思路,进而求出基区渡越时间,将 E 代入少子电流密度方程，求出 JnE 、nB (x) 与 QB,令基区多子电流密度为零，解出基区内建电场 E,最后求出,基区杂质分布的不均匀会在基区中产生一个内建电场 E ，使少子在基区内以漂移运动为主，所以缓变基区晶体管又称为漂移晶体管3.3.1 基区内建电场的形成,,,,,,,,NB(x),NB(WB),NB(0),WB,0,x,在实际的缓变基区晶体管中， 的值为 4 ~ 8 设基区杂质浓度分布为,式中 是表征基区内杂质变化程度的一个参数，,当 时为均匀基区；,因为 ， ，所以内建电场对渡越基区的电子起加速作用，是 加速场 令基区多子电流为零，,解得 内建电场 为,小注入时，基区中总的多子浓度即为平衡多子浓度，,将基区内建电场 E 代入电子电流密度方程，可得注入基区的少子形成的电流密度为,3.3.2 基区少子电流密度与基区少子浓度分布,根据非均匀材料方块电阻表达式，缓变基区的方块电阻为,于是 JnE 可表示为,基区少子分布 nB (x) 的表达式是,对于均匀基区，,对于缓变基区晶体管，当 较大时，上式可简化为,3.3.3 基区渡越时间与输运系数,注：将 Dn 写为 DB ，上式可同时适用于 PNP 管和 NPN 管。

对于均匀基区晶体管，,可见，内建电场的存在使少子的基区渡越时间大为减小利用上面得到的基区渡越时间 b ，可得缓变基区晶体管的基区输运系数 为,3.3.4 注入效率与电流放大系数,已知从发射区注入基区的电子形成的电流密度为,类似地，可得从基区注入发射区的空穴形成的电流密度为,式中，,,,于是可得缓变基区晶体管的注入效率为,以及缓变基区晶体管的电流放大系数为,3.3.5 小电流时电流放大系数的下降,实测表明， 与发射极电流 IE 有如下所示的关系原因：当发射结正向电流很小时，发射结势垒区复合电流密度 JrE 的比例将增大，使注入效率下降当电流很小时，相应的 VBE 也很小，这时 很大，使γ减小，从而使 α 减小式中，,当 JrE 不能被忽略时，注入效率为,3.3.6 发射区重掺杂的影响,重掺杂效应：当发射区掺杂浓度 NE 太高时，不但不能提高注入效率γ ，反而会使其下降，从而使 α 和 β 下降原因：发射区禁带宽度变窄 与 俄歇复合增强 1、发射区重掺杂效应,对于室温下的硅 ，,(1) 禁带变窄,,,,,,,,,,,,,,,,,,,发射区禁带变窄后，会使从基区注入发射区形成的少子电流 JpE 增加，使注入效率γ下降。

NE 增大而下降，从而导致 α 与 β 的下降增大而先增大但当 NE 超过 ( 1 ~ 5 )×1019 cm-3 后，γ 反而随,随着 NE 的增大， 减小， 增大，γ 随 NE,(2) 俄歇复合增强,2、基区陷落效应 当发射区的磷掺杂浓度很高时，会使发射区正下方的集电结结面向下扩展，这个现象称为 基区陷落效应由于基区陷落效应，使得结深不易控制，难以将基区宽度做得很薄为了避免基区陷落效应，目前微波晶体管的发射区多采用砷扩散来代替磷扩散3.3.7 异质结双极晶体管（HBT）,式中， ，当 时， ，则,选择不同的材料来制作发射区与基区，使两区具有不同的禁带宽度，则，,。