《微電子概論（第3版）IntroductiontoMicroelectronics郝躍賈新章史江一》SecondEdition1.實際晶體管放大特性與理想情況的偏離2.4.2影響B(tài)JT直流β的其他因素2.導(dǎo)致β0隨VCE增大的基區(qū)寬變效應(yīng)3.β0

隨IC變化的物理原因分析目錄3.β0

隨IC變化的物理原因分析(1)半對數(shù)坐標描述的β0-IC關(guān)系由IC=β0IB+ICEO得：β0=(IC-ICEO)/IB≈IC/IB則ln(β0)=ln(IC)-ln(IB)由理想模型，IC=InC+ICBO≈InC∝exp(qVBE/kT)則ln(IC)∝(q/kT)VBE在描述ln(IC)~VBE關(guān)系的半對數(shù)坐標系中是斜率為(q/kT)的斜直線3.β0

隨IC變化的物理原因分析(1)半對數(shù)坐標描述的β0-IC關(guān)系同理，IB=IpE+IRB-ICBO≈IpE+IRB∝exp(qVBE/kT)則

ln(IB)∝(q/kT)VBE在描述ln(IB)~VBE關(guān)系的半對數(shù)坐標系中是斜率為(q/kT)的斜直線半對數(shù)坐標描述的I~VBE曲線稱為Gummel曲線

ln(β0)=ln(IC)-ln(IB)

ln(IC)∝(q/kT)VBE3.β0

隨IC變化的物理原因分析(1)半對數(shù)坐標描述的β0-IC關(guān)系ln(IC)∝(q/kT)VBEln(IB)∝(q/kT)VBE由ln(β0)=ln(IC)-ln(IB)半對數(shù)坐標中，IC~VBE以及IB~VBE關(guān)系曲線之間的垂直間距反映電流放大系數(shù)β0的大小lg(β0)3.β0

隨IC變化的物理原因分析(2)BE勢壘區(qū)復(fù)合與小電流下β0的下降(a)正偏BE結(jié)勢壘區(qū)復(fù)合電流(IR)BE

按照正偏pn結(jié)勢壘區(qū)復(fù)合電流的分析結(jié)果，對BJT，正偏BE結(jié)中存在的勢壘復(fù)合電流(IR)BE為：式中為描述BE結(jié)勢壘復(fù)合作用的電流項。注意少子壽命τ0越短，則勢壘復(fù)合電流越大。3.β0

隨IC變化的物理原因分析(2)BE勢壘區(qū)復(fù)合與小電流下β0的下降(b)(IR)BE對β0的影響由于存在(IR)BE，則流過BE結(jié)的總電流IE=InE+IpE+(IR)BE(IR)BE只在B-E電極間流動。IE中只有InE為有效注入電流因此注入效率為：式中δ稱為復(fù)合因子（RecombinationFactor）顯然δ<1，因此勢壘區(qū)復(fù)合導(dǎo)致注入效率下降，進而導(dǎo)致β0下降。3.β0

隨IC變化的物理原因分析(2)BE勢壘區(qū)復(fù)合與小電流下β0的下降(c)Gummel曲線上描述(IR)BE對β0的影響勢壘區(qū)復(fù)合電流疊加在基極電流上。IC

~VBE以及IC~VBE關(guān)系曲線之間的垂直間距明顯減小，說明β0下降。IC越小，β0下降越嚴重。lg(β0)3.β0

隨IC變化的物理原因分析(2)BE勢壘區(qū)復(fù)合與小電流下β0的下降(d)改善BJT小電流β0特性的技術(shù)途徑

為了保證在小電流下晶體管，特別是低噪聲前置放大器中的晶體管能正常工作，小電流下β0不應(yīng)明顯下降。勢壘復(fù)合電流是小電流下β0下降的原因。

因此改善小電流β0特性的主要技術(shù)途徑是減小勢壘復(fù)合電流。lg(β0)3.β0

隨IC變化的物理原因分析(3)大注入效應(yīng)與大電流下β0下降(a)BJT內(nèi)部的大注入現(xiàn)象基區(qū)平衡多子空穴濃度比發(fā)射區(qū)多子電子濃度低得多。而注入到基區(qū)的少子電子電流比注入到發(fā)射區(qū)的少子空穴電流高得多，因此隨著發(fā)射極電流IE的增加，首先可能發(fā)生大注入的是基區(qū)。下面主要討論基區(qū)發(fā)生大注入對電流放大系數(shù)β0的影響。3.β0

隨IC變化的物理原因分析(3)大注入效應(yīng)與大電流下β0下降

(b)大注入對β0的影響按照pn結(jié)大注入情況分析，特大電流時，半對數(shù)坐標中描述pn結(jié)電流與結(jié)電壓Va關(guān)系的斜直線斜率從(q/kT)轉(zhuǎn)變?yōu)?q/2kT)。BJT中如果基區(qū)出現(xiàn)大注入，InC與VBE的關(guān)系應(yīng)采用大注入情況的表達式。則半對數(shù)坐標中描述IC與VBE關(guān)系的斜直線斜率從(q/kT)轉(zhuǎn)變?yōu)?q/2kT)。lg(β0)3.β0

隨IC變化的物理原因分析(3)大注入效應(yīng)與大電流下β0下降

(b)大注入對β0的影響IC~VBE以及IB~VBE關(guān)系曲