第三章雙極結型晶體管一名詞概念術語問題發射極注射效率：發射極注射效率定義為即發射極注入到基極的電子電流在總的發射極電流中所占的比例.基區輸運因子：基區輸運因子定義為即發射極注入到基極的電子電流中能夠到達集電極的電子電流所占的比例。共基極直流電流增益：共基極直流電流增益為的意義是發射極注入到基極的電子電流中能夠到達集電極的電子電流在總的發射極電流中所占的比例。顯然

共發射極電流增益:

（有時也表示成）叫做共發射極直流電流增益。共基極截止頻率

:

BJT的交流共基極電流增益下降到的低頻共基極電流增益的0.707時的信號頻率.共發射極截止頻率

:BJT的交流共發射極電流增益下降到的低頻共發射極電流增益的0.707時的信號頻率

.增益

帶寬乘積

:BJT的交流共發射極電流增益的模量下降到1時的頻率。*BJT的四種工作模式及工作條件答：四種工作模式是(1)正向有源模式：(2)反向有源模式：(3)飽和模式：(4)截止模式：

*畫出能帶圖簡述BJT放大作用答：能帶圖見圖3-6。BJT放大作用：由于發射結正偏，勢壘降低，電子將從發射區向基區注入，空穴將從基區向發射區注入。基區出現過量電子，發射區出現過量空穴。過量載流子濃度取決于發射結偏壓的大小和摻雜濃度。當基區寬度很?。ㄟh遠小于電子的擴散長度）時，從發射區注入到基區的電子除少部分被復合掉外，其余大部分能到達集電結耗盡區邊緣。集電結處于反向偏壓，集電結勢壘增加了。來到集電結的電子被電場掃入集電區，成為集電極電流。這個注入電子電流遠大于反偏集電結所提供的反向飽和電流，是集電極電流的主要部分。如果在集電極回路中接入適當的負載就可以實現信號放大.

*寫出BJT的少子邊界條件并畫出少子分布示意圖答：正向有源工作模式：基區少子滿足的邊界條件為反向有源工作模式：相應的邊界條件為

飽和工作模式：相應的邊界條件為截止工作模式：相應的邊界條件為此外，

四種工作模式及相應的少子分布示于圖3-14中。Vc0正向有源飽和截止反向有源圖3-14晶體管四種不同工作模式對應的少數載流子分布*電流增益隨集電極電流的變化。答：圖為電流增益隨集電極電流變化的曲線。當集電極電流大于10mA時，開始平直，然后隨著電流的進一步增加而減小。高電流時增益的下降是由于注入的少數載流子密度(電子)變得和基區中的多數載流子（空穴）可比擬，這使得在發射結電流中由基區向發射區注入的那一部分空穴電流增加，致使發射極效率降低和的下落。這是大注入情況，這一節中所求得的公式不再能夠應用。在集電極電流小于10mA時，隨集電極電流減小而減小。這是由于在小工作電流區基區復合電流大同時基區表面復合電流也顯得突出。10-910-110-710-510-310210110010-1hFE圖3-13電流增益對集電結電流的依賴關系*電流集聚效應：基極電流是多數載流子電流，它的流動方向垂直于由發射極注入的少數載流子電流。如圖3-17所示，這種基極電流在無源和有源的基區都要產生橫向的電位降。電位降減少了加在發射結上的正向偏壓。在靠近接觸的邊緣處正偏壓比有源區中心處的大。結果是，少數載流子的注入從基區邊緣起隨著向內的深度而下降。非均勻載流子的注入使得沿著發射結出現非均勻的電流分布。造成在靠近邊緣處有更高的電流密度，這種現象稱為電流集聚效應。*基區寬度調變效應：根據式（3-12），在共發射極電路中，在時，對于給定的基極電流，集電極電流應當與無關。曲線斜率應為零。但卻隨的增加而增加。這種現象叫做晶體管的基區寬度調變效應，也稱為Early效應。*科爾克（Kirk）效應

在平面型外延晶體管中，外延層的摻雜濃度低于基區摻雜濃度。因而，集電結耗盡層大部分向外延層內擴展，由于耗盡層含有正電荷的固定離子。當發射極電流增加時，大量注入電子抵達集電結，中和了這些荷正電的離子，形成一中性區。從而，使集電結的位置離開發射結更遠。當發射極電流很高時，有效基區寬度變寬即移到，在的區域之內，電場很小，電子通過擴散機制輸運。結果使變得很大，引起下降。這種效應稱為科爾克效應。*畫出空間電荷示意圖和能帶圖解釋穿通擊穿現象若在發生雪崩擊穿之前集電結的空間電荷層到達了發射結，則晶體管穿通。一個晶體管的空間電荷及能帶分布示于圖(3-28)中。在這種條件下，發射區和集電區被連接成好象一個連續的空間電荷區，使發射結處的勢壘被穿通時的集電結電壓降低了。結果是，使得大的發射極電流得以在晶體管當中流過并發生擊穿。這種現象叫做基區穿通。二重要推導導出NPN緩變基區晶體管:1）.基區的緩變雜質分布引入的自建電場：2）.基區內電子分布：3）.電流：4）.基區輸運因子：（3-55）（3-56）解:1）.由2）.由和并利用愛因斯坦關系得到下列方程：將式（2）的兩邊乘以并對從到積分，得到在大多數實際的平面晶體管中，基區復合是可以忽略的，因此在（3）式中取為常數。對于正向有源模式，把邊界條件代入（3）式，得到基區內電子分布有及

(1)（2）（3）（4）3）.在處利用，并用，，得到＝求得4）.把整個基區復合電流取為這樣，根據基區輸運因子的定義便得到式中采用了以下近似：對于y

1，有。把式（4）代入式（6）并使用，便得到（5）（7）2．利用和之間的關系證明：式中證明：

3．根據基區電荷控制方程導出：解：在（2-107）式中，用代替（0），用代替，并用代替，便得到正常有源模式的基區電荷控制方程

在穩態條件下，依賴于時間的項取為零。基極電流可表示為（3-63）其中：把使晶體管進入飽和的基極電流表示成，當進入飽和時，總電荷為，電荷控制方程變為式中為過量的電荷存貯量，為與去除相關的時間常數。當突然把基極電流從改變到時過量電荷開始減少，但有源電荷在和之間保持不變。于是在這段時間內可以令（1）以及（2）于是有：或

（3）（3）式即貯存電荷所滿足的微分方程。在時，令方程（1）中的時間依賴項為零，并利用（2）式得到過量電荷為：這是方程（3）的初始條件。方程（3）的解為：在時，全部過量少數載流子被去除掉，。因此求得4．導出基區穿通電壓基區穿通時取BC結空間電荷區向基區擴展的寬度近似為冶金結寬度

，忽略BE結在零偏和正偏時的SCR寬度，則

（4）

（5）（6）（見習題2.5）擊穿時，則

科爾克（Kirk）效應在平面型外延晶體管中，外延層的摻雜濃度低于基區摻雜濃度。因而，集電結耗盡層大部分向外延層內擴展，由于耗盡層含有正電荷的固定離子。當發射極電流增加時，大量注入電子抵達集電結，中和了這些荷正電的離子，形成一中性區。從而，使集電結的位置離開發射結更遠。當發射極電流很高時，有效基區寬度變寬即移到，在的區域之內，電場很小，電子通過擴散機制輸運。結果使變得很大，引起下降。這種效應稱為科爾克效應。三重要圖表

圖3.3、3.6、3.7、3.13、3.14、3.23、3.28.四重要習題

3–6．證明在有源區晶體管發射極電流–電壓特性可用下式表示其中為集電極開路時發射結反向飽和電流(即時的發射極電流)。提示：首先由EM方程導出解；由EM方程

令(2)式,則代入(1)式且令及,得:同樣令(1)式(1)(2)(3)得:

（4）把(3)式代入代入(1)式,在正向有源模式下且計及發射結SCR復