第二章双极结型晶体管

第二章 双极结型晶体管 1 第二章 双极结型晶体管 双极结型晶体管（bipolar ju nction transistor, BJT）是最早出现的具有放大功能的三端半导体器件，自1948 年诞生以来，一直在高速电路、模拟电路和功率电路中占据着主导地位，因此，双极结型晶体管也是我们学习的重点。通常所说的晶体管就是指双极结型晶体管。 § 2.1 晶体管的结构 1．晶体管的基本结构 BJT 是由靠得很近的两个 PN 结构成的半导体器件。BJT 一般包含 NPN 或 PNP 三个区域，前者称为 NPN 晶体管，后者称为 PNP 晶体管，这两种晶体管及其电路符号如图所示。发射极、基极和集电极分别用英文字母 E、B、C 表示，发射区和基区之间的PN 结称为发射结，集电区和基区之间的PN 结称为集电结。基区的宽度必须远远小于该层材料种少数载流子的扩散长度，否则就成了两个背靠背的独立 PN 结。 2．均匀基区晶体管和缓变基区晶体管 在晶体管内部，载流子在基区中的传输过程是决定晶体管许多性能（如电流增益、频率特性等）的重要环节。而在基区宽度确定之后，基区杂质分布是影响载流子基区输运过程的关键因素。尽管晶体管有很多制造工艺，但在理论上分析其性能时，为了方便起见，通常根据晶体管基区的杂质分布情况不同，将晶体管分为均匀基区晶体管和缓变基区晶体管。本章将重点介绍均匀基区晶体管一些特性原理。 （1）均匀基区晶体管 均匀基区晶体管的基区杂质是均匀分布的，在这类晶体管中，载流子在基区内的传输主要靠扩散机理进行，所以又称为扩散型晶体管。其中合金法制造的晶体管就是典型的均匀基区晶体管，合金管（如锗 PNP 合金管）的制造工艺和杂质分布如图所示。在N第二章 双极结型晶体管 2 型锗片的一面放上受主杂质铟镓（Ⅲ族元素）球做发射极，另一面放上铟球做集电极，经烧结冷却后而形成PNP 结构。 （2）缓变基区晶体管 缓变基区晶体管的基区杂质分布是缓变的，这类晶体管的基区存在自建电场，载流子在基区除了扩散运动外，还存在漂移运动且往往以漂移运动为主，故也称为漂移晶体管。用各种扩散法制造的晶体管可以看着是缓变基区晶体管。 下图表示了一种缓变基区晶体管的制造过程和杂质分布。在N 型硅片上生长一层SiO2 膜，在氧化膜上光刻出一个窗口，进行硼（Ⅲ族元素）扩散，形成P 型基区，然后在此 P 型层的氧化膜上再光刻一个窗口，进行高浓度的磷（Ⅴ族元素）扩散，得到 N型发射区，并用铝蒸发工艺以制出基极与发射极的...