微电子概论（第3版）课件2-4-1BJT电流放大系数B

《微电子概论（第3版）IntroductiontoMicroelectronics郝跃贾新章史江一》SecondEdition（1）平面工艺IC中的BJT结构特点2.4.1BJT直流放大原理（2）双极晶体管直流电流传输过程（4）提高BJT直流电流放大系数的技术途径（3）BJT直流电流放大系数目录3.BJT直流电流放大系数(3)共射极DC电流放大系数

共射极连接情况下，发射极为公共端。输入端为基极，输出端为集电极。

共射极DC电流放大系数描述的是输出端集电极电流IC与输入端基极电流IB之间的关系。3.BJT直流电流放大系数(3)共射极DC电流放大系数共射极连接，输入端B与公共端E之间VBE>0，BE结正偏。输出端C与公共端E之间偏置电压VCE>0，通常明显大于VBE。IE=IC+IB

IE=InE+IpE

IB=IpE+IRB-ICBOIC=InC+ICBO因此VCB=(VCE-VBE)>0CB结反偏。BJT工作于正向放大状态。3.BJT直流电流放大系数(3)共射极DC电流放大系数IE=IC+IB

IE=InE+IpE

IB=IpE+IRB-ICBOIC=InC+ICBO(a)电流IC和IB关系分析由得记为3.BJT直流电流放大系数(3)共射极DC电流放大系数IE=IC+IB

IE=InE+IpE

IB=IpE+IRB-ICBOIC=InC+ICBO(b)β0的含义

β0是发射极电流IE中传输到输出端的那部分InC与不能传输到输出端而成为IB电流的那部分(IpE+IRB)之比。3.BJT直流电流放大系数(3)共射极DC电流放大系数IE=IC+IB

IE=InE+IpE

IB=IpE+IRB-ICBOIC=InC+ICBO(b)β0的含义

虽然α0小于1，但是实际晶体管的α0非常接近1，因此β0一般比1大得多，通常为100~200左右。

超β晶体管的β0大于1000。3.BJT直流电流放大系数(3)共射极DC电流放大系数IE=IC+IB

IE=InE+IpE

IB=IpE+IRB-ICBOIC=InC+ICBO(b)β0的含义实际BJT的α0大于0.99，β0超过100。α00.90.990.999β09999993.BJT直流电流放大系数(3)共射极DC电流放大系数IE=IC+IB

IE=InE+IpE

IB=IpE+IRB-ICBOIC=InC+ICBO(c)ICEO的含义由

ICEO是IB=0（即输入端B极开路Open）情况下流过输出端（即CE之间）的电流3.BJT直流电流放大系数(3)共射极DC电流放大系数IE=IC+IB

IE=InE+IpE

IB=IpE+IRB-ICBOIC=InC+ICBO(c)ICEO的含义由ICEO比ICBO大得多。4.提高BJT直流电流放大系数的技术途径(1)直流电流放大系数与晶体管结构参数的关系(a)注入效率定量分析可得，注入效率γ0与晶体管结构参数的关系可表示为：γ0＝(1＋(R□e/R□b))－1式中，R□e和R□b分别是发射区和有源基区的方块电阻（参见第3章）。方块电阻反映掺入杂质的多少。掺入杂质越多，则方块电阻越小。要增大γ0

，应该使R□e≪R□b。集成电路生产中控制方块电阻是控制晶体管电流放大系数的主要途径。≈1-(R□e/R□b)4.提高BJT直流电流放大系数的技术途径(1)直流电流放大系数与晶体管结构参数的关系

(b)基区输运系数定量分析可得，基区输运系数与晶体管结构参数的关系可表示为：WB是基区宽度；λ是与基区杂质分布情况有关的系数；基区中杂质分布越陡峭，λ值越大。若基区杂质为均匀分布，λ＝2。Lnb为非平衡少子电子在基区的扩散长度。式中4.提高BJT直流电流放大系数的技术途径(1)直流电流放大系数与晶体管结构参数的关系

(b)基区输运系数定量分析可得，基区输运系数与晶体管结构参数的关系可表示为：要增大αT0

，应该使WB远小于Lnb，通常WB不得大于Lnb的十分之一。目前平面工艺晶体管的WB一般只有零点几微米，Lnb则可达几十微米。由于，其中Dn和Tn分别为少子的扩散系数和寿命。因此要增大αT0，就应该使得基区少子寿命尽量大，与定性分析的结论一致。4.提高BJT直流电流放大系数的技术途径(1)直流电流放大系数与晶体管结构参数的关系

(c)共基极电流放大系数由得可近似为γ0＝1-(R□e/R□b)4.提高BJT直流电流放大系数的技术途径(1)直流电流放大系数与晶体管结构参数的关系

(d)共射极电流放大系数β0由得4.提高BJT直流电流放大系数的技术途径(2)提高直流电流放大系数的技术