双极型晶体管半导体
信息来源:本站(zhan) 日期:2017-05-24
晶体管(是转换电阻transfer rcsistor的缩写)是一个多重结的半导体器件,通常晶体管会与其他电路器件整合在一起,以获得电压、电流或是信号功率增益.双极型晶体管,或称双极型结晶体管,是最重要的半导体器件之一,在高速电路、模拟电路、功率放大等方面具有广泛的应用,双极型MOS器(qi)件是一种电子与空(kong)穴皆(jie)参与导通(tong)过程的(de)半导体器(qi)件,与只(zhi)由一种载流子参与传(chuan)导的(de)场效应器(qi)件不同.
图5.1为单一 p-n-p双极型晶体管的透视图,其制造过程是以p型半导体(ti)器件为衬(chen)底(di),利(li)用热(re)扩散的原理在(zai)(zai)p型衬(chen)底(di)上形成-n型区(qu)域(yu).再在(zai)(zai)此n型区(qu)域(yu)上以(yi)(yi)热(re)扩散形成一高浓度(du)的p+型区(qu)域(yu),接(jie)(jie)着以(yi)(yi)金(jin)属(shu)覆盖p+、n以(yi)(yi)及下方(fang)的p型区(qu)域(yu)形成欧姆接(jie)(jie)触.详细(xi)的晶体管工(gong)艺将在(zai)(zai)后面的章(zhang)节中讨论.
图(tu)5.2(a)为(wei)(wei)理想的(de)一(yi)维结构p-n-p双极(ji)型晶(jing)体管,具有二(er)段不同(tong)掺杂浓(nong)度(du)(du)的(de)区域(yu),形成两个p-n结,浓(nong)度(du)(du)最高的(de)p+区域(yu)称为(wei)(wei)发射(she)区(在图(tu)5.2中以E定义);中间较窄的(de)n型区域(yu),其杂质浓(nong)度(du)(du)中等,称为(wei)(wei)基区(base,定义为(wei)(wei)B),基区的(de)宽度(du)(du)需远小于少数载流子的(de)扩
散长度;浓度最小的p型区域(yu)称为集(ji)电区(定义为c).
各区域内的浓度(du)假设为(wei)均匀分布,p-n结的概念可直接应用在(zai)晶体(ti)管内的结上(shang),
图5.2(b1是一(yi)个(ge)p-n-p双极型晶体管(guan)的电(dian)路(lu)符号(hao),图中亦显(xian)示各电(dian)流(liu)成分和电(dian)压(ya)极性,箭头表(biao)示晶体管(guan)在一(yi)般工作模(mo)式(shi)(shi)(或称放(fang)大模(mo)式(shi)(shi))下各电(dian)流(liu)的方(fang)向,而“+”、“一(yi)”符号(hao)表(biao)示电(dian)压(ya)的极性我们亦可(ke)用(yong)双下标的方(fang)式(shi)(shi),来表(biao)示电(dian)压(ya)的极性.在放(fang)大模(mo)式(shi)(shi)下,射(she)基结必须为正向偏压(ya)(VEB>o),而集(ji)基结为反向偏压(ya)(VBb<0).根(gen)据克西荷夫电(dian)路(lu)定律,对此三端点(dian)器件,只(zhi)有两独(du)立电(dian)流(liu);若(ruo)任两电(dian)流(liu)为已知,第三端点(dian)电(dian)流(liu)即可(ke)求得.
n-p-n双(shuang)(shuang)极(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)结构(gou)(gou)与(yu)(yu)(yu)p-n-p双(shuang)(shuang)极(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)管是互补的(de)(de)(de)(de)(de)(de),图(tu)5.2(c)与(yu)(yu)(yu)图(tu)5.2(d)分别(bie)是理想p-n-p晶(jing)(jing)体(ti)(ti)管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)结构(gou)(gou)与(yu)(yu)(yu)电(dian)(dian)路(lu)符号(hao)。将(jiang)(jiang)p-n-p双(shuang)(shuang)极(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)管结构(gou)(gou)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)p换成(cheng)n、n换成(cheng)p,即为n- p-n双(shuang)(shuang)极(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)结构(gou)(gou),因此电(dian)(dian)流(liu)方(fang)向与(yu)(yu)(yu)电(dian)(dian)压极(ji)(ji)(ji)性(xing)也都相反.在下一小节中,我们将(jiang)(jiang)仔细讨论(lun)p-n-p双(shuang)(shuang)极(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)管,因为其少数载流(liu)子(空穴)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)动(dong)方(fang)向与(yu)(yu)(yu)电(dian)(dian)流(liu)方(fang)向相同,可(ke)更直观地了(le)解电(dian)(dian)荷运动(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)机(ji)制,只要(yao)(yao)了(le)解了(le)p- n-p晶(jing)(jing)体(ti)(ti)管,我们只要(yao)(yao)将(jiang)(jiang)极(ji)(ji)(ji)性(xing)和掺杂类型(xing)(xing)调(diao)换,即可(ke)描述(shu)n-p-n晶(jing)(jing)体(ti)(ti)管
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