双极型与MOS半导体器件原理
双极型与MOS半导体器件原理
作者：黄均鼐，汤庭鳌编著
出版社：复旦大学出版社
出版时间：1990.8
定价：CNY3.40
页数：445页
黄均（年），号懋忱，祖籍台湾淡水，福州候官县台江圣王庙金墩街人，日生于北京。著名工笔人物画家、美术教育家。黄均自幼酷爱绘画。新中国成立后，黄均先后担任中央美术学院讲师、副教授、教授。1987年2月被聘任为中央文史研究馆馆员。他是中国美术家协会会员、北京古都书画研究院院长、北京工笔重彩画会副会长、中山书画社顾问、东方书画社顾问及中国口岸协会书画研究会顾问。1985年加入北京市台湾民主自治同盟为盟员。日在北京逝世，享年98岁。
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等级：三钻
地区：江苏(南京)
价格：35.00 元
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$('body,html').animate({scrollTop:0},500);简介/半导体器件
半导体器件绝大部分二端器件（即晶体二极管）的基本结构是一个PN结。利用不同的半导体材料、采用不同的工艺和几何结构，已研制出种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极，可用来产生、控制、接收、变换、放大信 号和进行能量转换。晶体二极管的频率复盖范围可从低频、高频、微波、毫米波、红外直至光波。三端器件一 般是有源器件，典型代表是各种晶体管（又称晶体三极管）。晶体管又可以分为双极型晶体管和场效应晶体管两 类。根据用途的不同，晶体管可分为功率晶体管微波晶体管和低噪声晶体管。除了作为放大、振荡、开关用的 一般晶体管外，还有一些特殊用途的晶体管，如光晶体管、磁敏晶体管，场效应传感器等。这些器件既能把一些 环境因素的信息转换为电信号，又有一般晶体管的放大作用得到较大的输出信号。此外，还有一些特殊器件，如 单结晶体管可用于产生锯齿波，可控硅可用于各种大电流的控制电路，电荷耦合器件可用作摄橡器件或信息存 储器件等。在通信和雷达等军事装备中，主要靠高灵敏度、低噪声的半导体接收器件接收微弱信号。随着微波 通信技术的迅速发展，微波半导件低噪声器件发展很快，工作频率不断提高，而噪声系数不断下降。微波半导体 器件由于性能优异、体积小、重量轻和功耗低等特性，在防空反导、电子战、C（U3）I等系统中已得到广泛的应用 。
分类/半导体器件
晶体二极管电子-内部结构模型图晶体二极管的基本结构是由一块 P型半导体和一块N型半导体结合在一起形成一个 PN结。在PN结的交界面处，由于P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子要相互向对方扩散而形成一个具有空间电荷的偶极层。这偶极层阻止了空穴和电子的继续扩散而使PN结达到平衡状态。当PN结的P端（P型半导体那边）接电源的正极而另一端接负极时，空穴和电子都向偶极层流动而使偶极层变薄，电流很快上升。如果把电源的方向反过来接，则空穴和电子都背离偶极层流动而使偶极层变厚，同时电流被限制在一个很小的饱和值内(称反向饱和电流)。因此，PN结具有单向导电性。此外，PN结的偶极层还起一个电容的作用，这电容随着外加电压的变化而变化。在偶极层内部电场很强。当外加反向电压达到一定阈值时，偶极层内部会发生雪崩击穿而使电流突然增加几个数量级。利用PN结的这些特性在各种应用领域内制成的二极管有：整流二极管、检波二极管、变频二极管、变容二极管、开关二极管、稳压二极管（曾讷二极管）、崩越二极管（碰撞雪崩渡越二极管）和俘越二极管（俘获等离子体雪崩渡越时间二极管）等。此外，还有利用PN结特殊效应的隧道二极管，以及没有PN结的肖脱基二极管和耿氏二极管等。半导体分立器件目前，中国的半导体分立器件产业已经在国际市场占有举足轻重的地位并保持着持续、快速、稳定的发展。随着电子整机、消费类电子产品等市场的持续升温，半导体分立器件仍有很大的发展空间，因此，有关SIC基、GSN基以及封装等新技术新工艺的发展，新型分立器件在汽车电子、节能照明等热点领域的应用前景等成了广受关注的问题。当前全球分立器件市场总体保持稳步向上，而亚洲地区特别是中国市场表现犹为显眼。据智研咨询统计显示，虽然受金融危机和行业周期性调整的影响，目前半导体分立器件行业市场发展处于低迷时期，但前景依然美好。从发展趋势看，无论是全球还是中国，分立器件在电子信息产品制造业中销售额度所占比例正在逐步下降，分立器件产量和产值的增长速率要低于整机系统的增长速率。另一方面，整机系统的快速发展，也为分立器件行业提供了新的市场商机。特别是全球电子整机对节能、环保需求的不断增长，这一方面带动了分立器件产品的需求增长，另一方面也带动了市场产品结构的快速升级。整机系统进一步向小型化、集成化方向发展的趋势，对分立器件也提出了新的要求，片式贴装器件已经成为行业发展的主流。中国企业要想在未来市场中竞争中掌握主动权，必须加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。双极型晶体管它是由两个PN结构成，其中一个PN结称为发射结，另一个称为集电结。两个结之间的一薄层半导体材料称为基区。接在发射结一端和集电结一端的两个电极分别称为发射极和集电极。接在基区上的电极称为基极。在应用时，发射结处于正向偏置，集电极处于反向偏置。通过发射结的电流使大量的少数载流子注入到基区里，这些少数载流子靠扩散迁移到集电结而形成集电极电流，只有极少量的少数载流子在基区内复合而形成基极电流。集电极电流与基极电流之比称为共发射极电流放大系数?。在共发射极电路中，微小的基极电流变化可以控制很大的集电极电流变化，这就是双极型晶体管的电流放大效应。双极型晶体管可分为NPN型和PNP型两类。场效应晶体管它依靠一块薄层半导体受横向电场影响而改变其电阻（简称场效应），使具有放大信号的功能。这薄层半导体的两端接两个电极称为源和漏。控制横向电场的电极称为栅。根据栅的结构,场效应晶体管可以分为三种：①结型场效应管(用PN结构成栅极)；②MOS场效应管（用金属-氧化物－半导体构成栅极,见金属－绝缘体－半导体系统）；③MES场效应管（用金属与半导体接触构成栅极）;其中MOS场效应管使用最广泛。尤其在大规模集成电路的发展中,MOS大规模集成电路具有特殊的优越性。MES场效应管一般用在GaAs微波晶体管上。在MOS器件的基础上,最近又发展出一种电荷耦合器件 (CCD)，它是以半导体表面附近存储的电荷作为信息，控制表面附近的势阱使电荷在表面附近向某一方向转移。这种器件通常可以用作延迟线和存储器等；配上光电二极管列阵，可用作摄像管。
命名方法/半导体器件
中国半导体器件型号命名方法半导体器件型号由五部分（场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分）组成。五个部分意义如下：第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。2-二极管、3-三极管第二部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极管时：A-N型锗材料、B-P型锗材料、C-N型硅材料、D-P型硅材料。表示三极管时：A-PNP型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料。第三部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的类型。P-普通管、V-微波管、W-稳压管、C-参量管、Z-整流管、L-整流堆、S-隧道管、N-阻尼管、U-光电器件、K-开关管、X-低频小功率管(F<3MHz,Pc3MHz,Pc3MHz,Pc>1W)、T-半导体晶闸管（可控整流器）、Y-体效应器件、B-雪崩管、J-阶跃恢复管、CS-场效应管、BT-半导体特殊器件、FH-复合管、PIN-PIN型管、JG-激光器件。第四部分：用数字表示序号第五部分：用汉语拼音字母表示规格号例如：3DG18表示NPN型硅材料高频三极管日本半导体分立器件型号命名方法日本生产的半导体分立器件，由五至七部分组成。通常只用到前五个部分，其各部分的符号意义如下：第一部分：用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电（即光敏）二极管三极管及上述器件的组合管、1-二极管、2三极或具有两个pn结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、┄┄依此类推。第二部分：日本电子工业协会JEIA注册标志。S-表示已在日本电子工业协会JEIA注册登记的半导体分立器件。第三部分：用字母表示器件使用材料极性和类型。A-PNP型高频管、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F-P控制极可控硅、G-N控制极可控硅、H-N基极单结晶体管、J-P沟道场效应管、K-N 沟道场效应管、M-双向可控硅。第四部分：用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两位以上的整数-从“11”开始，表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号；不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号；数字越大，越是产品。第五部分： 用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。美国半导体分立器件型号命名方法美国晶体管或其他半导体器件的命名法较混乱。美国电子工业协会半导体分立器件命名方法如下：第一部分：用符号表示器件用途的类型。JAN-军级、JANTX-特军级、JANTXV-超特军级、JANS-宇航级、（无）-非军用品。第二部分：用数字表示pn结数目。1-二极管、2=三极管、3-三个pn结器件、n-n个pn结器件。第三部分：美国电子工业协会（EIA）注册标志。N-该器件已在美国电子工业协会（EIA）注册登记。第四部分：美国电子工业协会登记顺序号。多位数字-该器件在美国电子工业协会登记的顺序号。第五部分：用字母表示器件分档。A、B、C、D、┄┄-同一型号器件的不同档别。如：JAN2N3251A表示PNP硅高频小功率开关三极管，JAN-军级、2-三极管、N-EIA 注册标志、3251-EIA登记顺序号、A-2N3251A档。国际电子联合会半导体器件型号命名方法德国、法国、意大利、荷兰、比利时等欧洲国家以及匈牙利、罗马尼亚、南斯拉夫、波兰等东欧国家，大都采用国际电子联合会半导体分立器件型号命名方法。这种命名方法由四个基本部分组成，各部分的符号及意义如下：第一部分：用字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁带宽度Eg=0.6～1.0eV 如锗、B-器件使用材料的Eg=1.0～1.3eV 如硅、C-器件使用材料的Eg>1.3eV 如砷化镓、D-器件使用材料的Eg<0.6eV 如锑化铟、E-器件使用复合材料及光电池使用的材料第二部分：用字母表示器件的类型及主要特征。A-检波开关混频二极管、B-变容二极管、C-低频小功率三极管、D-低频大功率三极管、E-隧道二极管、F-高频小功率三极管、G-复合器件及其他器件、H-磁敏二极管、K-开放磁路中的霍尔元件、L-高频大功率三极管、M-封闭磁路中的霍尔元件、P-光敏器件、Q-发光器件、R-小功率晶闸管、S-小功率开关管、T-大功率晶闸管、U-大功率开关管、X-倍增二极管、Y-整流二极管、Z-稳压二极管。第三部分：用数字或字母加数字表示登记号。三位数字-代表通用半导体器件的登记序号、一个字母加二位数字-表示专用半导体器件的登记序号。第四部分：用字母对同一类型号器件进行分档。A、B、C、D、E┄┄-表示同一型号的器件按某一参数进行分档的标志。除四个基本部分外，有时还加后缀，以区别特性或进一步分类。常见后缀如下：1、稳压二极管型号的后缀。其后缀的第一部分是一个字母，表示稳定电压值的容许误差范围，字母A、B、C、D、E分别表示容许误差为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%；其后缀第二部分是数字，表示标称稳定电压的整数数值；后缀的第三部分是字母V，代表小数点，字母V之后的数字为稳压管标称稳定电压的小数值。2、整流二极管后缀是数字，表示器件的最大反向峰值耐压值，单位是伏特。3、晶闸管型号的后缀也是数字，通常标出最大反向峰值耐压值和最大反向关断电压中数值较小的那个电压值。如：BDX51-表示NPN硅低频大功率三极管，AF239S-表示PNP锗高频小功率三极管。
集成电路/半导体器件
把晶体二极管、三极管以及电阻电容都制作在同一块硅芯片上，称为集成电路。一块硅芯片上集成的元件数小于 100个的称为小规模集成电路，从 100个元件到1000 个元件的称为中规模集成电路，从1000 个元件到100000 个元件的称为大规模集成电路，100000 个元件以上的称为超大规模集成电路。集成电路是当前发展计算机所必需的基础电子器件。许多工业先进国家都十分重视集成电路工业的发展。近十年来集成电路的集成度以每年增加一倍的速度在增长。目前每个芯片上集成256千位的MOS随机存储器已研制成功，正在向1兆位 MOS随机存储器探索。
半导体光电器件/半导体器件
光电探测器光电探测器的功能是把微弱的光信号转换成电信号，然后经过放大器将电信号放大，从而达到检测光信号的目的。光敏电阻是最早发展的一种光电探测器。它利用了半导体受光照后电阻变小的效应。此外，光电二极管、光电池都可以用作光电探测元件。十分微弱的光信号，可以用雪崩光电二极管来探测。它是把一个PN结偏置在接近雪崩的偏压下，微弱光信号所激发的少量载流子通过接近雪崩的强场区，由于碰撞电离而数量倍增，因而得到一个较大的电信号。除了光电探测器外，还有与它类似的用半导体制成的粒子探测器。半导体发光二极管半导体发光二极管的结构是一个PN结，它正向通电流时，注入的少数载流子靠复合而发光。它可以发出绿光、黄光、红光和红外线等。所用的材料有 GaP、GaAs、GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs、In1-xGaxAs1-yPy等。半导体激光器如果使高效率的半导体发光管的发光区处在一个光学谐振腔内，则可以得到激光输出。这种器件称为半导体激光器或注入式激光器。最早的半导体激光器所用的PN结是同质结，以后采用双异质结结构。双异质结激光器的优点在于它可以使注入的少数载流子被限制在很薄的一层有源区内复合发光，同时由双异质结结构组成的光导管又可以使产生的光子也被限制在这层有源区内。因此双异质结激光器有较低的阈值电流密度，可以在室温下连续工作。光电池智研数据研究中心调查：当光线投射到一个PN结上时，由光激发的电子空穴对受到PN结附近的内在电场的作用而向相反方向分离，因此在PN结两端产生一个电动势，这就成为一个光电池。把日光转换成电能的日光电池近年来很受人们重视。最先应用的日光电池都是用硅单晶制造的，成本太高，不能大量推广使用。目前国际上都在寻找成本低的日光电池，用的材料有多晶硅和无定形硅等。其它利用半导体的其他特性做成的器件还有热敏电阻、霍耳器件、压敏元件、气敏晶体管和表面波器件等。
未来发展/半导体器件
常见的半导体器件有：二极管、三极管、场效应管、晶闸管、达林顿管、单结晶体管、LED以及含有半导体管的集成块、芯片等。今年是摩尔法则(Moore’slaw)问世50周年，这一法则的诞生是半导体技术发展史上的一个里程碑。这50年里，摩尔法则成为了信息技术发展的指路明灯。计算机从神秘不可近的庞然大物变成多数人都不可或缺的工具，信息技术由实验室进入无数个普通家庭，因特网将全世界联系起来，多媒体视听设备丰富着每个人的生活。这一法则决定了信息技术的变化在加速，产品的变化也越来越快。人们已看到，技术与产品的创新大致按照它的节奏，超前者多数成为先锋，而落后者容易被淘汰。这一切背后的动力都是半导体芯片。如果按照旧有方式将晶体管、电阻和电容分别安装在电路板上，那么不仅个人电脑和移动通信不会出现，连基因组研究、计算机辅助设计和制造等新科技更不可能问世。有关专家指出,摩尔法则已不仅仅是针对芯片技术的法则;不久的将来，它有可能扩展到无线技术、光学技术、传感器技术等领域，成为人们在未知领域探索和创新的指导思想。毫无疑问，摩尔法则对整个世界意义深远。不过，随着晶体管电路逐渐接近性能极限，这一法则将会走到尽头。摩尔法则何时失效？专家们对此众说纷纭。早在1995年在芝加哥举行信息技术国际研讨会上，美国科学家和工程师杰克·基尔比表示，5纳米处理器的出现或将终结摩尔法则。中国科学家和未来学家周海中在此次研讨会上预言，由于纳米技术的快速发展，30年后摩尔法则很可能就会失效。2012年，日裔美籍理论物理学家加来道雄在接受智囊网站采访时称，“在10年左右的时间内，我们将看到摩尔法则崩溃。”前不久，摩尔本人认为这一法则到2020年的时候就会黯然失色。一些专家指出，即使摩尔法则寿终正寝，信息技术前进的步伐也不会变慢。
图书信息/半导体器件
半导体器件书 名: 半导体器件作者：布伦南高建军刘新宇出版社：机械工业出版社出版时间： 2010年05月ISBN: 6定价: 36元
内容简介/半导体器件
《半导体器件:计算和电信中的应用》从半导体基础开始，介绍了目前电信和计算产业中半导体器件的发展现状，在器件方面为电子工程提供了坚实的基础。内容涵盖未来计算硬件和射频功率放大器的实现方法，阐述了计算和电信的发展趋势和系统要求对半导体器件的选择、设计及工作特性的影响。《半导体器件:计算和电信中的应用》首先讨论了半导体的基本特性；接着介绍了基本的场效应器件MODFET和M0SFET，以及器件尺寸不断缩小所带来的短沟道效应和面临的挑战；最后讨论了光波和无线电信系统中半导体器件的结构、特性及其工作条件。
作者简介/半导体器件
Kevin F Brennan曾获得美国国家科学基金会的青年科学家奖。2002年被佐治亚理工大学ECE学院任命为杰出教授，同年还获得特别贡献奖，以表彰他对研究生教育所作出的贡献。2003年，他获得佐治亚理工大学教职会员最高荣誉——杰出教授奖。他还是IEEE电子器件学会杰出讲师。
图书目录/半导体器件
译者序前言第1章 半导体基础1.1 半导体的定义1.2 平衡载流子浓度与本征材料1.3 杂质半导体材料思考题第2章 载流子的运动2.1 载流子的漂移运动与扩散运动2.2 产生-复合2.3 连续性方程及其解思考题第3章 结3.1 处于平衡状态的pn结3.2 不同偏压下的同质pn结3.3 理想二极管行为的偏离3.4 载流子的注入、拉出、电荷控制分析及电容3.5 肖特基势垒思考题第4章 双极结型晶体管4.1 BJT工作原理4.2 BJT的二阶效应4.2.1 基区漂移4.2.2 基区宽度调制/Early效应4.2.3 雪崩击穿4.3 BJT的高频特性思考题第5章结型场效应晶体管和金属半导体场效应晶体管5.1 JFE
编辑推荐/半导体器件
《半导体器件(第12-2部分):光电子器件纤维光学系统或子系统用带尾纤的激光二极管模块空白详细规范(GB/T 2)》由中国标准出版社出版。
目录/半导体器件
前言1范围2总则2.1优先顺序2.2有关文件2.3单位、符号和术语2.4电压、电流和温度的优先值2.5标志2.6质量评定类别2.7筛选2.8注意事项3质量评定程序3.1鉴定批准的资格3.2商业保密信息3.3检验批的构成3.4结构相似器件3.5鉴定批准的授予3.6质量一致性检验3.7统计抽样程序3.8规定LTPD时的耐久性试验3.9规定失效率时的耐久性试验3.10加速试验程序3.11能力批准4试验和测试程序4.1电测试和光测试的标准大气条件4.2破坏性试验定义4.3物理检查4.4电测试和光测试4.5环境试验附录A（规范性附录）批允许不合格品率（LTPD）抽样方案附录B（规范性附录）需检查的尺寸附录C（规范性附录）机械试验加力的方向附录D（资料性附录）按ppm（百万分之一）评价质量水平附录NA（资料性附录）本标准对IEC691所做的编辑性修改和原因
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贡献光荣榜第5章双极型晶体管及相关器件；晶体管(transistor，是转换电阻tran；双极型晶体管是由贝尔实验室（BellLabora；现代的双极型晶体管，锗衬底已由硅(silicon；在本章最后将介绍一与双极型器件相关，名为可控硅(；具体而言，本章将涵盖下列主题：；●双极型晶体管的电流增益和工作模式；●双极型晶体管的截至频率（cutofffrequ；●可控硅器件
双极型晶体管及相关器件
晶体管(transistor，是转换电阻transfer resistor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(bipolar transistor)，或称双极型结晶体管(bipolar junction transistor，BJT)，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，场效应器件将在第5、6两章讨论。
双极型晶体管是由贝尔实验室（Bell Laboratory）的一个研究团队在1947年发明的，第一个晶体管是将两条具有尖锐端点的金属线与锗衬底(germanium substrate)形成点接触（point contact），请参阅第1章图1.3，以今天的水准来看，此第一个晶体管虽非常简陋但它却改变了整个电子工业及人类的生活方式。
现代的双极型晶体管，锗衬底已由硅(silicon)取代，点接触亦由两个相邻的耦合p-n结(coupled p-n junction)所取代，其结构可为p-n-p或n-p-n的形式。在本章中我们将讨论耦合结的作用原理，并由耦合结各区域的少数载流子分布，推导出晶体管静态的特性。我们也将讨论晶体管的频率响应和开关行为，简单地介绍异质结双极型晶体管。
在本章最后将介绍一与双极型器件相关，名为可控硅(thyristor)的器件。基本的可控硅器件具有三个相邻的耦合结，其结构为p-n-p-n，此器件具有双稳态(bistable)的特性，且可在高阻抗“关”与低阻抗“开”的两状态间转换。可控硅器件的名称是由具有类似双稳态的气体闸流管（gas thyratron）而来；而由于双稳态及在此两种稳态下的低消耗功率特性，使得可控硅器件适合很多的应用，我们将讨论可控硅器件以及一些关于器件的工作原理，而各种可控硅器件的形式及其应用也将有简单的介绍。
具体而言，本章将涵盖下列主题：
双极型晶体管的电流增益和工作模式
双极型晶体管的截至频率（cutoff frequency）与开关时间（switching time） ●
异质结晶体管的优点
可控硅器件与相关双边极型器件的功率处理能力
5.3 晶体管的工作原理
图4.1为单一p-n-p双极型晶体管的透视图，其制造过程是以p型半导体为衬底，利用热扩散的原理在p型衬底上形成一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。
p-n-P双极型硅晶体管透视图
图4.2(a)为理想的一维结构p-n-p双极型晶体管，具有三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（emitter，在图4.2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（diffusion length）；浓度最小的p型区域称为集电区（collector，定义为C）。
各区域内的浓度假设均匀分布，p-n结的概念可直接应用在晶体管内的结上。
图4.2(b)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，active mode)下各电流的方向，而“十”、“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（VCB＜0）。根据克西荷夫电路定律(Kirchhoff’s circuit law)，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。
(a)理想一维p-n-p双级型集体管(b)p-n-p双级型集体管的电路符号
(c)理想一维n-p-n双级型集体管
(d)n-p-n双级型集体管的电路符号
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4.2（c）与图4.2（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。
工作在放大模式
图4.3(a)是一热平衡状态（thermal equilibrium）下的理想p-n-p双极型晶体管，即其三端点接在一起，或者三端点都接地，阴影区域表示靠近结的耗尽区。图4.3（b）显示三段掺杂区域的杂质浓度，发射区的掺杂浓度远比集电区大，基区的浓度比发射区低，但高于集电区浓度。图4.3（c）表示耗尽区的电场强度分布情况。
图4.3（d）是晶体管的能带图，它只是将热平衡状态下的p-n结能带直接延伸，应用
＋到两个相邻的耦合p-n结与n-p结。在第3章中得到的p-n
结结果可以直接用在射基结与集
基结上。当热平衡时，净电流值为零，各区域中的费米能级维持水平。
图4.3（a）所有端点接地的p-n-p晶体管（热平衡状态）
（b）突变掺杂晶体管的掺杂浓度分布（c）电场分布（d）热平衡状态下的能带图
图4.4是当图4.3所示的晶体管工作在放大模式下相对应的各子图。图4.4（a）将晶体管连接成共基组态(common―base configuration)放大器，即基极被输入与输出电路所共用，图4.4（b）与图4.4（c）表示出偏压状态下电荷密度与电场强度分布的情形，与图4.3的热平衡状态下比较，射基结的耗尽区宽度变窄，而集基结耗尽区变宽。
＋图4.4（d）是晶体管工作在放大模式下的能带图，射基结为正向偏压，因此空穴由p
发射区注入基区，而电子由基区注入发射区。在理想的二极管中，耗尽区将不会有产生-复合(generation－recombination)电流，所以由发射区到基区的空穴与由基区到发射区的电子组成了发射极电流。而集基结是处在反向偏压的状态，因此将有一反向饱和电流流过此结。当基区宽度足够小时，由发射区注入基区的空穴便能够扩散通过基区而到达集基结的耗尽区边缘，然后“浮上”发射区（类似气泡的效果）。此种输运机制便是注射载流子的“发射极“以及收集邻近结注射过来的载流于的“集电极”名称的由来。如果大部分入射的空穴都没有与基区中的电子复合而到达集电极，则集电极的空穴电流将非常地接近发射极空穴电流。
由上述现象可知，由邻近的射基结注射过来的电子可在反向偏压的集基结造成大电流，这就是晶体营的放大作用（transistor action），而且只有当此两结彼此足够接近时才会发生，因此此两结被称为交互p-n结（interacting p-n junction）。相反地，如果此两p-n结距离太远，所有入射的空穴将在基区中与电子复合而无法到达集基区，并不会产生晶体管的放大作用，此时p-n-p的结构就只是单纯两个背对背连接的p-n二极管。
集电区??(a)
图4.5中显示出一理想的p-n-p晶体管偏压在放大模式(active mode)下的各电流成分。 假设此时耗尽区中并无产生-复合电流，则对设计良好的晶体管而言，由发射区注入的空穴将构成最大的电流成分IEp。大部分的入射空穴将会到达集电极而形成ICp。基极的电流有三个，分别以IBB、IEn以及ICn表示。其中IBB代表必须由基极所供应、与入射空穴复合的电子电流（即IBB?IEp?ICp；IEn代表由基区注入发射区的电子电流，是属于不希望
发射区(P)?基区(n)集电区(P)
和空穴流图4.5电子电流电子流
有的电流成分，在稍后章节将会详述其理由，IEn可利用发射区重掺杂（4.2节）或异质结（4.4节）来减少；ICn代表集电结附近因热所产生、由集电区流往基区的电子电流，如图中箭头所示，电子流的方向与电流方向相反。
晶体管各端点的电流可由上述各个电流成分来表示
IE?IEp?IEn,
IC?ICp?ICn,
IB?IE?IC?IEn?(IEp?ICp)?ICn
晶体管中有一项重要的参数，称为共基电流增益(common base current gain)?0，其定义为
将式（1）代入式（4）可得 ICpIE
（5） ??I???Ep?
式(5)等号右边第一项称为发射效率(emitter efficiency)?，是入射空穴电流与总发射极电?0＝?IEp＝?IEp＋IEn??IEp＋IEnICp流的比。
IE?IEpIEp＋IEn
第二项称为基区输运系数(base transport factor)?T，是到达集电极的空穴电流量与由发射极入射的空穴电流量的比，
所以式(5)可以写成 ICpIEp
对设计良好的晶体管，IEn远比IEp小，且ICp与IEp非常接近，?T与?都趋近于1，因此?0也接近于1。
集电极电流可用?0表示，将式(5)、(6)代入式(2)，
IC?ICp?ICn??TIEp＋ICn＝??TIEp?＋ICn＝?0IE＋ICn
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