缓变基区晶体管的电流放大系数

缓变基区晶体管：基区掺杂近似为指数分布，少子在基区主要作漂移运动，又称为漂移晶体管,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48。,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（其参考方向为从右向左）为,3.3.2基区少子电流密度与基区少子浓度分布,上式实际上也可用于均匀基区晶体管。对于均匀基区晶体管，NB为常数，这时,下面求基区少子分布nB(x)。,在前面的积分中将下限由0改为基区中任意位置x，得,由上式可解出nB(x)为,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,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,已知,（3-43a）,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，,（3-43a）,（3-43b）,于是可得缓变基区晶体管的注入效率,以及缓变基区晶体管的电流放大系数,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,小电流时下降的原因：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，使减小，从而使减小。,式中，,当JrE不能被忽略时，注入效率为,随着电流增大，减小，当但仍不能被忽略时，,当电流继续增大到可以被忽略时，则,当电流很大时，又会开始下降，这是由于大注入效应和基区扩展效应引起的。,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，反而会使其下降，从而使和下降。,原因：发射区禁带宽度变窄与发射区俄歇复合增强。,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，会使其本征载流子浓度ni发生变化，,NE增大而下降，从而导致与的下降。,增大而先增大。但当NE超过(15)1019cm-3后，反而随,随着NE的增大，减小，增大，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,若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,常见的HBT结构是用GaAs做基区，AlxGa1-xAs做发射区。另一种HBT结构是用SiGe做基区，Si做发射区。,HBT能提高注入效率，使得到几个数量级的提高。或在不降低注入效率的情况下，大幅度提高基区掺杂浓度，从而降低基极电阻，并为进一步减薄基区宽度提供条件。,在SiGeHBT中，可通过使基