半导体器件基础总复习

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1、半导体器件基础总复习双极型晶体管部分晶体管由两个pn结：发射结和集电结将晶体管划分为三个区：发射区、基区及集电区。相应的三个电极称为发射极、基极和集电极，并用E，B和C(或e，b和c)表示。晶体管有两种基本结构：pnp管和npn管。双极型NPN晶体管制造过程：1、在N型衬底中扩散P型杂质；2、在P型扩散区中再扩散N型杂质；3、在磷氧化层上开出基区和发射区接触孔；4、蒸发金属；5、光刻金属，引出及区、发射区引线；6、制备集电极电极7、切片、封装发射效率可见提高Ne/Nb，降低R□e/R□b可提高发射效率，使γ接近于1。基区输运系数17半导体器件基础总复习

2、集电区倍增因子两种类型晶体管均可适用npn晶体管共基电流放大系数共射电流放大系数基区自建电场晶体管的反向电流和击穿电压穿通电压UPT晶体管的基极电阻晶体管的截止频率fα、fβ特征频率fT最高振荡频率fm超相移因子高频优值M晶体管的大注入效应基区电导调制效应大注入自建电场有效基区扩展效应发射极电流集边效应基区自建电场这一电场称为缓变基区的自建电场，也称内建电场，用Eb表示。穿通电压UPT随着集电结反向电压的增加，集电结势垒区向两边扩展，基区有效宽度Wbeff减小。若在集电结发生雪崩击穿前Wbeff就减小到零，即发射区与集电区之间已无中性基区，这种现象称为

3、基区穿通，对应的电压称穿通电压。晶体管的击穿电压BUEB0和BUCB0,BUCEO、BUCES、BUCER和BUCEX基极电阻由四部分组成发射区下面的电阻；17半导体器件基础总复习发射区和基极金属电极之间的电阻；基极金属电极下面部分的电阻；基极金属电极与半导体的接触电阻；晶体管的大注入效应发射区注入到基区的少数载流子密度很大且与基区多数载流子密度接近，甚至更大的情况。大注入状态引发的效应称为大注入效应。晶体管的大注入效应有基区电导调制效应基区宽度调制效应大注入自建电场发射极电流集边效应BJT部分习题详解1，试求图示电路输出电流温度系数的表达式，然后选定

4、R1，R2和R3的阻值，并使输出电流I0的大小为1mA，且具有零温度系数。假定齐纳击穿电压为6.2V，晶体管正向基-射通态电压0.6V，Ix等于50μA，晶体管基极电流均可忽略不计，集成扩散电阻相对温度系数+2000ppm／˚C,齐纳击穿电压的绝对温度系数为+2.5mV／˚C，晶体管正向基-射通态电压的绝对温度系数为-2.0mV／˚C。解：据图可以写出即令式中则VZ=IOR1+(1+n)VBE整理后得此即输出电流的表示式。两边同时对T求导，可得输出电流的温度系数表示式：代入已知数值，并令输出电流的温度系数为零，ppm:partspermillion，百

5、万分之一10-6解得1+n=3.09，n=2.09，R2/R3=1.09;因为17半导体器件基础总复习Ix等于50μA，VBE=0.6V，故又R2/R3=1.09;最后可得2，如果要求图示电路产生100uA输出电流和尽可能最低的TCF，试求需的串联二极管的个数n和R2值。设解：据图可以写出得输出电流的表式为两边同时对T求导：因要求输出电流有尽可能最低的TCF，故可令上式为零。代入已知数值得又据联立以上两式有解方程得n+2=3.09,n=1.09;利用VZ的表达式，可得R2=43.4KΩ17半导体器件基础总复习n不是整数可用图示电路来实现：图2.1该电路

6、可产生同VBE成任意比值的电压，称为VBE倍增器。如果施加电压V，且不计晶体管的基流，则集电极流为因而总电流I等于I1+IC，为通常，电路工作在IC远大于I1的区域内，有：进行反运算得于是，端电压V等于VBE乘上某一常数。利用这种电路构成的温度系数为零的电流源如图2.1示：17半导体器件基础总复习3，导出给定IC时UBE(on)的温度系数。已知；ni本征载流子浓度，Eg能带间隙，k布尔兹曼常数，C1与温度T无关的常数。解：根据肖克莱方程考虑到二极管施加正向电压（譬如≥0.6V）时，方括号中的指数项明显大于1，故上式可近似改写为两边求对数，得上式两边同时

7、对T求导，整理后有因为Is是结的反向饱和电流，可表为式中各量按通常意义解释：A为PN结的截面积，Dp,n为空穴或电子的扩散系数，Lp,n为空穴或电子的扩散长度，ND，NA为施主或受主浓度，ni本征载流子浓度。将给出的ni表式代入Is并把与温度T不相关的量合并成比例常数C2则Is可重写成（2）式代入（1）式得此即UBE(on)的温度系数表式。室温（T=300°K）时Uf为0.6V。硅的能隙Eg取1.2eV，可得UBE(on)的温度系数为4，试求双极型晶体管的饱和压降。解：双极型晶体管工作在线性区时IC=βIB。在饱和区，IC＜βIB。为了衡量其饱和深浅的

8、程度，通常用饱和度参量S来表征：S=βIB／IC在饱和区的晶体管S＞1，S越大，饱和度越深。晶