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Bipolar Junction Transistors双极晶体管IntroductionThree basic transistors:•Bipolar transistors•MOSFET(Metal-oxide-semiconductor field effect transistors)•JFET(Junction field effect transistors)Bipolar junction transistors1)Bipolar: electrons & holes2)Junction: 2 pn junctions3)Basic principle: ambipolar transport theoryDifferences between BJT and MOSFET:•工作的核心结构：BJT: 两个pn结；MOSFET: 沟道。
•参与工作的载流子：BJT: 电子和空穴；MOSFET: 电子或空穴。
BJTs: 2 juctions, 3 terminals.Essentially，BJTs are voltage controlling current sources.哪两端的电压控制哪个电流？如何控制？发射极作为载流子的源，形成电流（流向集电极的粒子流），在电流流经的途中加入基极（控制极），实现对电流的控制。
例如：电路符号：Kirchhoff’svoltage & current lawsTwo common circuit configurations •Common base configuration •Common emitter configuration Different input signalFour different biasing modes:Two applications: Anolog circuits & Digital circuitsChapter 9Static characteristics of bipolar junction transistors目标：•定性了解双极晶体管的基本工作原理•定量分析双极晶体管中载流子的分布和电流的成分•影响双极晶体管性能的因素•非理想效应•双极晶体管的基本模型•了解先进双极晶体管基础：pn结理论审稿人建议作者考虑如下问题、并进行适当修改：1. 诚如原文“τ为零外磁场下自由层内的总磁矩偏离初始平衡状态向准平衡态弛豫的弛豫时间，该弛豫包含了Gilbert弛豫过程、由各向异性能变化引起的恢复扭矩、自旋动力学弛豫过程以及自旋翻转散射等效应。
半导体物理与器件习题目录半导体物理与器件习题 (1)一、第一章固体晶格结构 (2)二、第二章量子力学初步 (2)三、第三章固体量子理论初步 (2)四、第四章平衡半导体 (3)五、第五章载流子输运现象 (5)六、第六章半导体中的非平衡过剩载流子 (5)七、第七章pn结 (6)八、第八章pn结二极管 (6)九、第九章金属半导体和半导体异质结 (7)十、第十章双极晶体管 (7)十一、第十一章金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础 (8)十二、第十二章MOSFET概念的深入 (9)十三、第十三章结型场效应晶体管 (9)一、第一章固体晶格结构1．如图是金刚石结构晶胞，若a 是其晶格常数，则其原子密度是。
2．所有晶体都有的一类缺陷是：原子的热振动，另外晶体中常的缺陷有点缺陷、线缺陷。
3．半导体的电阻率为10-3～109Ωcm。
4．什么是晶体？晶体主要分几类？5．什么是掺杂？常用的掺杂方法有哪些？答：为了改变导电性而向半导体材料中加入杂质的技术称为掺杂。
常用的掺杂方法有扩散和离子注入。
6．什么是替位杂质？什么是填隙杂质？7．什么是晶格？什么是原胞、晶胞？二、第二章量子力学初步1．量子力学的三个基本原理是三个基本原理能量量子化原理、波粒二相性原理、不确定原理。
2．什么是概率密度函数？3．描述原子中的电子的四个量子数是：、、、。
三、第三章固体量子理论初步1．能带的基本概念◼能带（energy band）包括允带和禁带。
◼允带（allowed band）：允许电子能量存在的能量范围。
◼禁带（forbidden band）：不允许电子存在的能量范围。
◼允带又分为空带、满带、导带、价带。
◼空带（empty band）：不被电子占据的允带。
◼满带（filled band）：允带中的能量状态（能级）均被电子占据。
导带：有电子能够参与导电的能带，但半导体材料价电子形成的高能级能带通常称为导带。
价带:由价电子形成的能带，但半导体材料价电子形成的低能级能带通常称为价带。
双极型晶体管晶体管的极限参数双极型晶体管（Bipolar Transistor）由两个背靠背PN结构成的具有电流放大作用的晶体三极管。
起源于1948年发明的点接触晶体三极管，50年代初发展成结型三极管即现在所称的双极型晶体管。
双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。
在这3层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区。
当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，这就是晶体管的放大效应。
双极型晶体管是一种电流控制器件，电子和空穴同时参与导电。
同场效应晶体管相比，双极型晶体管开关速度快，但输入阻抗小，功耗大。
双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、自控装置、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用。
晶体管：用不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，就构成了晶体管.晶体管分类：NPN型管和PNP型管输入特性曲线：描述了在管压降UCE一定的情况下，基极电流iB与发射结压降uBE之间的关系称为输入伏安特性，可表示为：硅管的开启电压约为0.7V，锗管的开启电压约为0.3V。
输出特性曲线：描述基极电流IB为一常量时，集电极电流iC与管压降uCE之间的函数关系。
可表示为：双击型晶体管输出特性可分为三个区★截止区：发射结和集电结均为反向偏置。
IE@0，IC@0，UCE@EC，管子失去放大能力。
如果把三极管当作一个开关，这个状态相当于断开状态。
★饱和区：发射结和集电结均为正向偏置。
在饱和区IC不受IB的控制，管子失去放大作用，U CE@0，IC=EC／RC，把三极管当作一个开关，这时开关处于闭合状态。
★放大区：发射结正偏，集电结反偏。
放大区的特点是：◆IC受IB的控制，与UCE的大小几乎无关。
因此三极管是一个受电流IB控制的电流源。
◆特性曲线平坦部分之间的间隔大小，反映基极电流IB对集电极电流IC控制能力的大小，间隔越大表示管子电流放大系数b越大。
双极型晶体管工作原理双极型晶体管是一种广泛应用于电子电路中的半导体器件，它具有放大、开关和稳压等功能，是现代电子技术中不可或缺的元器件之一。
那么，双极型晶体管是如何工作的呢？本文将从双极型晶体管的结构、工作原理和特性等方面进行详细介绍。
首先，我们来看一下双极型晶体管的结构。
双极型晶体管由两个PN结组成，其中一个是P型半导体，另一个是N型半导体。
P型半导体中的载流子主要是空穴，而N型半导体中的载流子主要是电子。
当P型半导体和N型半导体通过扩散结合在一起时，形成PN结。
在PN结的两侧分别连接上金属电极，就形成了双极型晶体管的结构。
接下来，我们来介绍双极型晶体管的工作原理。
在正常工作状态下，双极型晶体管可以分为放大区和截止区两种状态。
当双极型晶体管处于放大状态时，通过向基极施加一个正向偏压，使得PN结处于正向偏置状态，此时电流可以从发射极流向集电极，从而实现对信号的放大。
而当双极型晶体管处于截止状态时，基极施加的电压小于开启电压，PN结处于反向偏置状态，此时电流无法从发射极流向集电极，双极型晶体管处于截止状态，不对信号进行放大。
双极型晶体管的工作原理可以用以下几个关键参数来描述，放大倍数、输入电阻、输出电阻和最大耗散功率等。
其中，放大倍数是指双极型晶体管对输入信号进行放大的能力，输入电阻是指双极型晶体管对输入信号的阻抗，输出电阻是指双极型晶体管对输出信号的阻抗，最大耗散功率是指双极型晶体管能够承受的最大功率。
双极型晶体管具有许多优点，如体积小、重量轻、功耗低、寿命长等，因此在电子电路中得到了广泛的应用。
它可以用于放大电路、振荡电路、开关电路、稳压电路等各种电路中，为电子设备的正常工作提供了重要支持。
总的来说，双极型晶体管是一种重要的半导体器件，它通过合理的结构和工作原理，实现了对信号的放大、开关和稳压等功能。
在现代电子技术中，双极型晶体管发挥着重要的作用，为各种电子设备的正常工作提供了有力支持。
希望本文对大家对双极型晶体管的工作原理有所了解，谢谢阅读！。
Bipolar JunctionTransistors双极型晶体管14集成电路中的npn-BJT杂质分布特点：•两头大，中间小•发射区掺杂浓度比基区高很多•四层结构•A E < A C本征晶体管非本征晶体管•埋层•隔离：采用pn 结5双极晶体管的四个工作区9正向有源区（正向放大模式，有源模式）——发射结正偏，集电结反偏9反向有源区（反向放大模式）——发射结反偏，集电结正偏SaturationCutoffActive InvertedV CB (pnp )V BC (npn )V EB (pnp ) V BE (npn )9截止区——两个结都反偏9饱和区——两个结都正偏双极型晶体管使用时，有共基极、共发射极和共集电极三种接法。
BJT的电流方向67理想npn-BJT ( 原型BJT )8•发射结正偏•集电结反偏910处于正向有源区BJT 的内部少子分布示意图162. 杂质任意分布的晶体管理论BJT 的晶体管作用主要发生在基区，研究基区的特性是获得BJT 电流电压关系的关键。
•缓变基区——基区杂质分布为任意形式•通过缓变基区的研究，将获得BJT 的基区电场分布、载流子分布以及电流分布的公式•介绍BJT 的一个重要的参数——基区渡越时间常数182.1 基区电流求基区非平衡少子(电子) 分布及电流密度分布——Moll-Ross方法推导前提是6个基本假定：1)少子在基区中的运动是一维的2)基区宽度大于载流子的平均自由程3)基区中准中性近似成立4)载流子的迁移率等于常数（可以引入平均迁移率）5)基区处于小注入状态6)忽略基区复合（对于现代高β-BJT是成立的）1922问题：分析基区电流的漂移流成分与扩散流成分归一化基区非平衡少子浓度分布2.3 重掺杂发射区为了获得高增益，发射结要求高注入比，即I pE(–x E) << I nB(0) ，因此发射区要求重掺杂1) 禁带变窄•重掺杂会导致电子在杂质原子之间进行共有化运动。
