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双极型晶体管半导体

信息来源:本站 日期:2017-05-24 

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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器件是一种电子与空穴皆参与导通过程的半导体器件,与只由一种载流子参与传导的场效应器件不同.

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型半导体器件为衬底,利用热扩散的原理在p型衬底上形成-n型区域.再在此n型区域上以热扩散形成一高浓度的p+型区域,接着以金属覆盖p+、n以及下方的p型区域形成欧姆接触.详细的晶体管工艺将在后面的章节中讨论.


图5.2(a)为理想的一维结构p-n-p双极型晶体管,具有二段不同掺杂浓度的区域,形成两个p-n结,浓度最高的p+区域称为发射区(在图5.2中以E定义);中间较窄的n型区域,其杂质浓度中等,称为基区(base,定义为B),基区的宽度需远小于少数载流子的扩

散长度;浓度最小的p型区域称为集电区(定义为c).

各区域内的浓度假设为均匀分布,p-n结的概念可直接应用在晶体管内的结上,

图5.2(b1是一个p-n-p双极型晶体管的电路符号,图中亦显示各电流成分和电压极性,箭头表示晶体管在一般工作模式(或称放大模式)下各电流的方向,而“+”、“一”符号表示电压的极性我们亦可用双下标的方式,来表示电压的极性.在放大模式下,射基结必须为正向偏压(VEB>o),而集基结为反向偏压(VBb<0).根据克西荷夫电路定律,对此三端点器件,只有两独立电流;若任两电流为已知,第三端点电流即可求得.


n-p-n双极型晶体管的结构与p-n-p双极型晶体管是互补的,图5.2(c)与图5.2(d)分别是理想p-n-p晶体管的结构与电路符号。将p-n-p双极型晶体管结构中的p换成n、n换成p,即为n- p-n双极型晶体管的结构,因此电流方向与电压极性也都相反.在下一小节中,我们将仔细讨论p-n-p双极型晶体管,因为其少数载流子(空穴)的流动方向与电流方向相同,可更直观地了解电荷运动的机制,只要了解了p- n-p晶体管,我们只要将极性和掺杂类型调换,即可描述n-p-n晶体管


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