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1、微电子器件分析的典型过程求少子电荷 控制方程1 .分区、近似求解 泊松方程得到平 衡态的参数2 .平衡态载流子电 流密度等于零出 发推导出内建电 场的大小1 .在边界条件下求 解中性区少子连 续性方程（扩散 方程）得到少子 浓度分布2 .由电流密度方程 得到各电流密度 成分n反偏二极管的反向电流有哪些可能的产生机制?次偏二极管可得到火电流输出吗7 怎样得到大也流输出7法1:使耗尽区产生电子一空穴对典型器件：光电二极管光电二极管是将光信号转换为电信号的半 导体器件，器件核心是反向偏置的pn结在没有光照时，由于pii结处于反向偏 置，只有微弱的反向电流流过当有光照时，反向电流急剧增加（携带能 量的
2、光子进入PN结后，把能量传给共价键 上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键， 从而产生电子空穴对，称为光生载流 子）。为了增加光照，pn结面积较大。无光照/照度I照度2照度3法2：使靠近耗尽区边界的中性区有更多的少子时间维度上，可以采用从开态（正偏）瞬时变为关态（反偏）实现或P （线性坐标）空间维度上，可以将正偏与反偏pn结背靠背放在一起来实现利用正偏pn结提供载流子两个近距离地背靠背PN结构成的一种新的器件双极 结型晶体管(bipolar junction transistor, BJT)双极含义是电子与空穴两种极性不同的载流子均参与了器件 的导通过程 BJT是电压控制的电流源 BJT与其它器件
3、连接可实现放大电流、放大电压和放大功率 Transistor 是 Transfer resistor 的缩写 http:/www.pbs.org/transistor/John BardeenWakter BrattainWilliam Shockley1947mBtal bsra*第三章双极结型晶体管 3-1双极型晶体管基础双极结型晶体管)是两个相邻的耦合pn结构成Emitter (E) Base (B) Collector (C)P+npWide (WL)Wide (WL)形成bjt的条件之一 rNarrow (WL)1、BJT类型与工艺npn和pnp晶体管Ie=1b+IcVFR + VR
4、C + VCF = 0lLdCCjC制备工艺与特性均匀基区BJT （扩散晶体管）合金工艺特点：1 .三个区内杂质均匀分布2 .发射结、集电结为突变结log (net doping)1019 cm-3 nE1015 cm- n1017 cm-3p3 .载流子在基区中以扩散运 动为主缓变基区或双扩散BJT （漂移晶体管）平面工艺P-hase- diffusio nn-type substraten-type substraten-type substrate特点:1.基区为缓变杂 质分布，发射区 杂质分布也缓 变。2.载流子在基区中以漂移为主电路用法P7C C(a)共基极VCB（输出）(输入)p+
5、%(输出)Kcb（输入）p+(b)共发射极Vec（输出）(c)共集电极V =v -VV =v -V y bc b yc2、偏压与工作状态加在各PN结上的电压为PNP管，-9,NPN管，喂=吟-岭,EB结CB结工作状态+ +放大状态，用于模拟电路 饱和状态，用于数字电路 截止状态，用于数字电路 倒向放大状态3.能带图与少子分布平衡PUP BJT平衡pn结a.耗尽区b.能带图c.电势d.电场e.电荷密度注：假设晶体管的各个 区域是均匀掺杂 的，并且 NaeNdbNac课堂练习画出平衡条件下npn晶体管的能带图PN结能带图N(b)正向偏置(V 0)EFn-EFp =QV均匀基区pnp晶体管能带图放大
6、状态:EFn-EFp=QV饱和状态:截止状态：倒向放大状态:平衡态NPN晶体管在4种工作状态下的能带图:放大状态：饱和状态：截止状态：倒向放大状态:课堂练习写出小注入pn结非平衡态时的势垒区边界的少子分布/ aqVyPn = Pno eXP 不彳，Ps = Pnop卜尸3。exp 怎=I kT Jpx）= p. exp噌1 , Apji二。L kT）加p（7p）=p。exp隹1 ,曲-8=0kT ）均匀基区pup晶体管的各边界上少子浓度Pb = Pbo exp均匀基区pup晶体管的少子分布图:放大状态:饱和状态:截止状态:倒向放大状态:处于放大模式偏置下的 pnpBJT中载流子的输运BJT中载
7、流子的输运过程:1 .在正偏E-B结附近载流子的运动表现为多数载流子扩散过发射 结注入到另一边的准中性区（中性基区）2 .由于基区宽度比少子扩散长度小得多，大多数的注入空穴通过 扩散穿越准中性基区并且进入CB耗尽区，然后CB耗尽区内的加 速电场（漂移）迅速把这些载流子扫进集电区。a课堂练习画出PN结中的正向电流和反向电流的构成与载流子运动情况VP区nJ =Jdp+Jdn+，J-4+41+4放大模式偏置下pnpBJT中的扩散电流（忽略耗尽区内的R-G电流）电流放大系数的定义共基极定义1:发射结正偏，集电结零偏时的心与心之比，称为共基极直流短路电流放大系数，记为即：定义2：发射结正偏，集电结反偏时的与之比，称为 共基极静态电流放大系数，记为既5,即：共发射极定义3：发射结正偏，集电结零偏时的心与右之比，称为 共发射极直流短路电流放大系数，记为,即：定义4：发射结正偏，集电结反偏时的心与右之比，称为 共发射极静态电流放大系数，记为既e，即：根据IbTe，及a = f的关系，可得与。之间有1 E如下关系:C/ E对于一般的晶体管，a =09500995, =20200。