微电子器件原理-第3章-三极管

第三章三极管•3.1n-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3.1n-p-n晶体管•三极管基本工作原理•简单二极管理论的修正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“—”能带图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0.2umor大于0.2um，多晶硅30多nm•基区结深：XjB；基区宽度：XjB-XjE，0.1umor更少能带图符号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