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第二章双极结型晶体管

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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...

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