中国科学技木大学物理系微电子专业 5、提高电流增益的一般原则 晶体管的电流传输作用是晶体管具有放大能力的 基础，最体管具有放大作用需要满足下列紧件， 内部：发射结与集电结要相距很近，即WB<<LB。 贫裙鑫望瘟体春中养察界爱美会有电 晶体管的作用是将发射极电流最大限度地传输到 集电极。为提高α0，要尽可能减小输运过程甲的 损失。主要方法有： (1)减小基区向发射区的反向注入空穴电流（或电 子电流)NPN管（或PNP管），即提高发射效率Y。 (2)减小基区体内的复合电流IBB, 即提高基区传输 因子T。 Principle of Semiconductor Devices 2023/5/2 21
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/5/2 Tuesday 21 5、提高电流增益的一般原则 • 晶体管的电流传输作用是晶体管具有放大能力的 基础，晶体管具有放大作用需要满足下列条件， 内部：发射结与集电结要相距很近，即WB<<LB。 外部：发射结正偏，集电结反偏，这样才会有电 流传输过程，即晶体管工作在有源放大区。 • 晶体管的作用是将发射极电流最大限度地传输到 集电极。为提高α0，要尽可能减小输运过程中的 损失。主要方法有： （1）减小基区向发射区的反向注入空穴电流（或电 子电流）NPN管（或PNP管），即提高发射效率γ。 （2）减小基区体内的复合电流IBB，即提高基区传输 因子αT。 Principle of Semiconductor Devices
中国科学技术大学物理系微电子考业 提高电流增益的主要措施有： 1.提高发射区掺杂浓度或杂质总量，增大正 向注入电流， 2.减小基区宽度， 3.提高基区杂质分布梯度， 4. 提高基区载流子寿命和迁移率，以增大载 流子的扩散长度。 Principle of Semiconductor Devices 2023/5/2 22
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/5/2 Tuesday 22 • 提高电流增益的主要措施有： 1. 提高发射区掺杂浓度或杂质总量，增大正 向注入电流， 2. 减小基区宽度， 3. 提高基区杂质分布梯度， 4. 提高基区载流子寿命和迁移率，以增大载 流子的扩散长度。 Principle of Semiconductor Devices
中国科学技术大学物理系微电子专业 §3.2直流IV特性 1、均匀基区理想晶体管 为了简便起见，推导过程包含了如下基本假设： ①发射区、基区和集电区的杂质分布均为均匀分布，且两结皆 为突变结。 ②小注入条件满足。即注入到基区的少子浓度远低于该区多子 浓度。 ③势垒区宽度远小于扩散长度，忽略耗尽区内的产生一复合作 用，通过势垒区的电流为常数。 器件中不存在串联电阻，晶体管三个中性区的电导率均足够 使得外加电压全部降落在势垒区中，势垒区以外无电 器件的一维性。使载流子只沿x方向作一维运动，忽略了表 复合等影的，且发射结和续电结两结面积相同且互相平 ⑥发射区宽度W和集电区宽度W都远大于少子扩散长度，在 两端处的少子浓度等于平衡时值。 Principle of Semiconductor Devices 2023/5/2 23
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/5/2 Tuesday 23 §3.2 直流IV特性 1、均匀基区理想晶体管 为了简便起见，推导过程包含了如下基本假设： ①发射区、基区和集电区的杂质分布均为均匀分布，且两结皆 为突变结。 ②小注入条件满足。即注入到基区的少子浓度远低于该区多子 浓度。 ③势垒区宽度远小于扩散长度，忽略耗尽区内的产生一复合作 用，通过势垒区的电流为常数。 ④器件中不存在串联电阻，晶体管三个中性区的电导率均足够 高，使得外加电压全部降落在势垒区中，势垒区以外无电 场。 ⑤器件的一维性。使载流子只沿x方向作一维运动，忽略了表 面复合等影响，且发射结和集电结两结面积相同且互相平 行。 ⑥发射区宽度WE和集电区宽度WC都远大于少子扩散长度，在 两端处的少子浓度等于平衡时值。 Principle of Semiconductor Devices
中国科学技术大学物理系微电子考业 由理想模型可以求解各区中的少子连续性方程， 得出各区的少子浓度分布和电流密度分布。最后 求出发射极电流IE,集电极电流Ic与偏压VB和 VcB的函数关系 根据基本物理模型，可以写出稳态下的一维的电 流密度方程和连续性方程如下： On J=qD J。=-gD 熙 np np -npo 0 0x2 Ox2 L Principle of Semiconductor Devices 2023/5/2 24
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/5/2 Tuesday 24 • 由理想模型可以求解各区中的少子连续性方程， 得出各区的少子浓度分布和电流密度分布。最后 求出发射极电流IE，集电极电流IC与偏压VEB和 VCB的函数关系。 • 根据基本物理模型，可以写出稳态下的一维的电 流密度方程和连续性方程如下： 0 2 0 2 2 p n n n L p p x p 0 2 0 2 2 n p p p L n n x n x n J n qDn x p J p qDp Principle of Semiconductor Devices
中国科学技术大学物理系微电子考业 。中性基区少子分布的表达式为 (e D)sinh() e"r-1sinh() Pe(x)-PBo=PBO -+PBo ·基区少子分布遵循双曲函数规律变化。它之所以 不再是单个P-N结那样的简单指数分布函数，原因 就在于离发射结很近的地方有集电结存在，从而改 变了边界条件。 Principle of Semiconductor Devices 2023/5/2 25
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/5/2 Tuesday 25 • 中性基区少子分布的表达式为 sinh( ) ( 1)sinh( ) sinh( ) ( 1)sinh( ) ( ) 0 0 0 p B B p B k T q V B p B B p B k T B q V B B B L W L x e p L W L W x e p x p p B C E B • 基区少子分布遵循双曲函数规律变化。它之所以 不再是单个P-N结那样的简单指数分布函数，原因 就在于离发射结很近的地方有集电结存在，从而改 变了边界条件。 Principle of Semiconductor Devices