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双极型晶体管知识讲座大家好，今天我想给大家讲一下双极型晶体管的知识。
双极型晶体管是一种常见的晶体管器件，也是现代电子技术中非常重要的一部分。
它由两个PN结组成，其中一段是N型材料，另一段是P型材料。
这两个节电之间的区域称为基区。
首先，我们来讨论一下P型材料。
P型材料是由掺入一些三价元素（如硼）形成的，这些元素减少了材料中自由电子的数量，同时增加了正电荷的载流子（空穴）的数量。
在P型材料中，有大量的正电荷载流子，而几乎没有自由电子。
接下来，我们来讨论一下N型材料。
N型材料是由掺入一些五价元素（如磷）形成的，这些元素增加了材料中自由电子的数量，同时减少了正电荷的载流子（空穴）的数量。
在N型材料中，有大量的自由电子，而几乎没有正电荷载流子。
当P型材料和N型材料通过PN结连接在一起时，一个重要的现象就出现了，那就是电子和空穴会互相扩散。
这种现象被称为扩散效应。
当电子和空穴扩散到PN结的对面时，电位差会发生改变，从而形成了一个电场。
这个电场被称为内建电场。
当我们给PN结提供一个外部电压时，就可以改变内建电场的强度。
当外部电压为正时，也就是正向偏置，内建电场会被削弱，电子和空穴可以很容易地通过PN结相互扩散。
这时，PN结的电阻会变得非常小，电流可以流过PN结，晶体管就处于导通状态。
相反地，当外部电压为负时，也就是反向偏置，外部电压会增强内建电场，从而阻止电子和空穴扩散。
这时，PN结的电阻会变得非常大，电流无法流过PN结，晶体管就处于截止状态。
通过控制基区的电压，我们可以控制晶体管的工作状态，从而实现信号的放大和开关控制。
双极型晶体管在现代电子电路中广泛应用，如放大器、开关电路、振荡器等。
总结一下，双极型晶体管是一种由PN结组成的器件。
它通过控制基区的电压来控制晶体管的工作状态。
在正向偏置下，晶体管导通；在负向偏置下，晶体管截止。
双极型晶体管在电子电路中扮演着重要的角色，为我们的现代科技奠定了坚实的基础。
谢谢大家！双极型晶体管（BJT）广泛应用于电子行业中，在多种电子电路中都扮演着关键角色。
BJT击穿电压目录1基本概念2三个击穿电压的有关因素3共发射极组态的击穿电压的说明1基本概念BJT（双极型晶体管）的击穿电压，就是晶体管在工作中，反向输出电流急剧增大时所对应的反向电压。
因为BJT有三个电极，所以存在相应的三个不同的击穿电压值：BVcbo，BVceo 和BVebo；这三个击穿电压实际上也就是对应于BJT的三个反向截止电流（Icbo，Iceo和Iebo）分别急剧增大时的电压。
2三个击穿电压的有关因素① BVebo这是集电极开路时、发射极与基极之间所能承受的最高反向电压，实际上也就是发射结的击穿电压。
因为发射结两边的掺杂浓度都较高，一般都可以近似为单边突变结，则在雪崩击穿机理起决定作用的情况下，击穿电压主要由低掺杂一边——基区的掺杂浓度来决定。
对于双扩散平面晶体管，因为基区的掺杂浓度不均匀（表面高、里面低），则应该选取基区扩散的表面杂质浓度来确定击穿电压。
降低基区掺杂浓度，则有利于提高BVebo。
由于BJT的发射结通常都工作在正偏状态，故对BVebo的要求通常并不高，同时基区的掺杂浓度也不能太低，所以BVebo一般是小于20V。
② BVcbo这就是BJT共基极组态的击穿电压，即发射结开路时、基极与集电极之间所能承受的最高反向电压，实际上也就是集电结的击穿电压。
这时反偏集电结的情况与单个p-n结的差不多，在雪崩击穿机理起决定作用的情况下，因此也可以采用单边突变结或者线性缓变结的关系来确定该击穿电压。
对于合金晶体管，集电结可很好的近似为单边突变结。
但是，对于双扩散平面晶体管，因为基区的掺杂浓度高于集电区，则BVcbo主要决定于集电区的掺杂浓度。
然而，由于集电结不一定是典型的单边突变结，则这时击穿电压的计算较为复杂。
一般来说，当集电结较浅时，可近似为单边突变结，由集电区的掺杂浓度来确定；而当集电结较深时，可近似为线性缓变结，则这时的击穿电压将与掺杂浓度的梯度有关，于是BVcbo就需要根据线性缓变结的击穿电压关系来进行计算，或者通过查阅有关的关系曲线来确定出BVcbo，这时减小掺杂浓度梯度，即可提高BVcbo。
双极结型晶体管基础知识双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor—BJT）又称为半导体三极管，它是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件，有PNP和NPN两种组合结构。
双极结型晶体管，外部引出三个极：集电极，发射极和基极，集电极从集电区引出，发射极从发射区引出，基极从基区引出（基区在中间）；BJT有放大作用，主要依靠它的发射极电流能够通过基区传输到达集电区而实现的，为了保证这一传输过程，一方面要满足内部条件，即要求发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小，另一方面要满足外部条件，即发射结要正向偏置（加正向电压）、集电结要反偏置；BJT种类很多，按照频率分，有高频管，低频管，按照功率分，有小、中、大功率管，按照半导体材料分，有硅管和锗管等；其构成的放大电路形式有：共发射极、共基极和共集电极放大电路。
BJT与一般的晶体三极管有相似的结构、工作原理。
BJT由一片半导体上的两个pn结组成，可以分为PNP或NPN型两种结构，图1中给出了两种BJT的符号以及其三个输出端子的定义。
图1 NPN型和PNP型双极晶体管的符号为电力半导体器件，BJT大多采用NPN型结构。
BJT的三层两结结构并非由单纯的电路连接形成，而需较复杂的工艺制作过程。
大多数双极型功率晶体管是在重掺杂的N+硅衬底上，用外延生长法在N+上生长一层N-漂移层，然后在漂移层上扩散P基区，接着扩散N+发射区，因此称之为三重扩散。
基极与发射极在一个平面上做成叉指型以减少电流集中和提高器件电流处理能力。
三重扩散台面型NPN型BJT的结构剖面示意图如图2所示。
图中掺杂浓度高的N+区称为BJT的发射区，其作用是向基区注入载流子。
基区是一个厚度为几μm至几十μm之间的P型半导体薄层，它的任务是传送和控制载流子。
集电区则是收集载流子的N型半导体层，常在集电区中设置轻掺杂的N-区以提高器件的耐压能力。
不同类型半导体区的交界处则形成PN结，发射区与基区交界处的PN结称为发射结（J1），集电区与基区交界处的PN 结称为集电结（J2）。
7.突变结近似：认为从中性半导体区到空间电荷区的空间电荷密度有一个突然的不连续。
内建电势差：热平衡状态下pn结内p区与n区的静电电势差。
耗尽层电容（势垒电容、结电容）：反向偏置下pn结的电容。
耗尽区（空间电荷区）：冶金结两侧由于n区内施主电离和P区受主电离而形成的带净正电荷与负电的区域。
冶金结：pn结内p型掺杂与n型掺杂的分界面。
单边突变结：冶金结一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的pn结。
反偏：pn结的n区相对于p区加正电压，从而使p区与n区之间的势垒大小超过热平衡状态时势垒的大小。
空间电荷区宽度：空间电荷区延伸到P区与n区内的距离，它是掺杂浓度与外加电压的函数。
变容二极管：电容随着外加电压的改变而改变的二极管。
线性缓变结：冶金结两侧的掺杂浓度可以由线性分布近似的pn结。
8.雪崩击穿：电子或空穴穿越空间电荷区时，与空间电荷区内原子的电子发生碰撞产生电子空穴对，在pn结内形成一股很大的反偏电流，这个过程称为雪崩击穿。
Avalanche breakdown：the process whereby a large reverse-bias pn junction current is created due to the generation of electron-hole pairs by the collision of electron an holes with atomic electrons within the space charge region.齐纳击穿：重掺杂PN结，随着结上反偏电压的增大，可能使P区价带顶高于n区导带底，p区价带的电子可通过隧穿效应直接穿过禁带到达n区导带，成为导电载流子，当结上反偏电压增大到一定程度，将使遂穿电流急剧增加，呈现击穿现象。
Tunnel breakdown: In a highly doped junction, the conduction and valence bands on opposite sides of the junction are sufficiently close during reverse bias that electrons may tunnel directly from the valance band on the p side into the conduction band on the side.载流子注入：外加偏压时，pn结体内载流子穿过空间电荷区进入P区或n区的过程；临界电场：发生击穿时pn结内空间电荷区的最大电场强度。
扩散电容：正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容。
扩散电导：正偏pn结的低频小信号正弦电流与电压的比值。
正偏：p区相对于n区加正电压。
此时结两侧的电势差要低于热平衡时的值。
产生电流：pn结空间电荷区由于电子空穴对热产生效应形成的反偏电流。
长二极管；电中性p区与n区的长度大于少子扩散长度的二极管。
复合电流：穿越空间电荷区时发生复合的电子与空穴所产生的正偏pn结电流。
反向饱和电流：pn结体内的理想反向电流。
短二极管：电中性p区与n区中至少有一个区的长度小于少子扩散长度的pn结二极管。
存储时间：当PN结二极管由正偏变为反偏时，空间电荷区边缘的过剩少子浓度由稳态值变为零所用的时间。
10.α截止频率：共基极电流增益幅值变为其低频值的时的频率。
β截止频率：共发射极电流增益幅值下降到其低频值的时的频率。
基区渡越时间：少子通过中性基区所用的时间。
基区输运系数：共基极电流增益中的一个系数，体现了中性基区中载流子的复合。
基区宽度调制效应：随CE结电压或者CB结电压的变化，中性基区宽度的变化。
集电结电容充放电时间：随发射极电流变化，BC结空间电荷区和集电区-衬底结空间电荷区宽度发生变化的时间常数。
集电结耗尽区渡越时间：载流子被扫过BC结空间电荷区所用的时间。
截止：晶体管两个结均加零偏或反偏时，晶体管电流为零的工作状态。
截止频率：共发射极电流增益的幅值为1时的频率。
厄尔利电压：反向延长晶体管的IV特性曲线与电压轴交点的电压绝对值。
EB结电容充放电时间：发射极电流的变化引起BE空间电荷区宽度变化所需的时间。
输出电导：集电极电流对CE两端电压的微分之比耗尽层近似：耗尽层有确定的边界；耗尽层范围内电子空穴浓度近似为0耗尽层外，电子空穴浓度维持原先值不变。
饱和压降：共射极连接晶体管处于饱和状态时，输出端集电极与公共端发射极之间的压降。
（描述开关晶体管与理想开关之间的差距）正向压降：输入端基极与公共端发射极之间的压降。
（晶体管进入饱和导通状态需要的输入电压。
）基区宽变效应（厄利效应）：随集电结电压增大，bc结空间电荷区变宽，则深入到基区的空间电荷区宽度也变大，使有效基区宽度减小，基区宽度随集电结反偏电压变化的现象叫做基区宽变效应正向压降为负温度系数，正向电流为正温度系数，在获得相同大小的电流情况下，所需加的正向偏置电压减小，因此，正向压降为负温度系数。
减小电压随温度的变化：基准电压在6.5V左右，串联二极管二次击穿：晶体管从高电压小电流向低电压大电流跃变并伴随着电流急剧增大的现象。
避免二次：避免集边效应，加镇流电阻在发射极上，形成负反馈，增加集电区宽度，采用多层集电区结构，加嵌位二极管。
改善开关特性：减小结电容：减小势垒电容充放电时间；减小基区宽度：减小饱和状态下基区积累的少子总数；增大基区少子抽取，掺金；引入外延结构，降低外延层电阻率；ＢＣ结并联肖特基二极管控制饱和深度基区自偏压和电流集边一样，基区自建电场是掺杂。
反偏是基区宽变，正偏小复合，大大注入，大注入引起基区展宽，基区电导调制，电流集边4个假设：耗尽层近似；小注入；不考虑耗尽区电子空穴的产生与复合；耗尽层边界载流子浓度分布满足玻尔兹曼方程。
提高雪崩击穿电压：降低轻掺杂一侧的掺杂浓度，采用高压二极管，台面结构，把pn结周围挖槽，加钝化台面工艺。
雪崩击穿正温度系数：温度升高，晶格振动加剧，载流子平均自由程减小，积累到形成碰撞电离的能量所需的电场增大，所以击穿电压增大。
齐纳击穿负温度：温度升高，禁带宽度减小，L减小，容易发生遂穿，提高β：增大基区Gummel数，适当减小基区掺杂浓度，增大基区杂质分布梯度，提高工艺，提高Db，tb，提高工艺，减小表面复合和漏电流。
大注入：注入到半导体中的非平衡少数载流子浓度接近或者超过原来的平衡多数载流子浓度时的一种情况。
High-level injection: if the injected minority carrier concentration is not less than the majority carrier concentration ,it is called high-level injection展宽β：减小复合中心杂质，加强表面清洁处理，减小表面复合中心，采用双基极条，多发射极条外延参数：根据Vce的要求，保证在工作期间不出现BC结击穿来确定外延层电阻率；根据BC结击穿时不出现外延层穿通来确定外延层的厚度。
厚度集电结结深，集电区厚度，衬底杂质反扩散深度。
提高Pcm：降低热阻；提高最高结温；降低使用环境温度扩大安全工作区：努力做到使安全区由最大集电极电流最高集电极电影和最大功耗线索限定，即必须改善二次击穿特性，使二次击穿临界线移到最大功耗线之外Gummel数：单位结面积对应的发射区掺杂总数。
γ：注入到基区的少子电流占发射极总电流的比例。
正向放大反向放大差别大：发射结两侧杂质浓度的差别；基区自建电场对注入到基区少子运动的加速和减速；发射结和集电结面积大小的比较。
多发射极条结构优点：每个发射极条两侧均有基极条，从而减小基区串联电阻，充分利用发射极周长发射电流，在保证发射极电流I e的前提下，多发射极条结构的发射区周长面积比最小，是解决双极晶体管功率和频率之间矛盾的一项主要措施。
缺点：器件面积将随之增大。
发射区图形宽度取决于光刻精度，总条长取决于工作电流I e。
确定单个发射极条的长度要考虑发射极金属条压降产生的自偏压效应。
确定外延层电阻率要满足BC结击穿电压的要求，确定外延层厚度要考虑在BC结发生雪崩击穿之前，不发生外延层穿通。
晶体管模型与模型参数的含义：对电路进行模拟仿真时，每个晶体管都用其等效电路来代替，能代表晶体管特性的等效电路就称为晶体管模型。
“等效”是指晶体管模型和实际晶体管器件的端特性等效。
描述晶体管模型中每个元件值的参数就称为晶体管模型；作用：晶体管模型是否精确以及晶体管模型参数是否较好的描述实际器件的特性，将决定电路模拟是否正确可信。
面积因子：同一工艺过程生成的不同图形尺寸的二极管，剖面结构相同，只是结面积不同因此与结面积无关的模型参数（如VD、M、N等）相同，与面积有关的模型参数（如Is、Cj0等）不同，这样可以将其中一个二极管作为参照二极管，只要将其他二极管的面积取为1，同时给出该参照二极管的模型参数，其他二极管只要给出其结面积与参照二极管结面积之比，称之为面积因子，则这些二极管模型参数中与面积无关的模型参数就取二极管的模型参数，与面积有关的模型参数就用参照二极管的模型参数，再按照与结面积的关系与面积因子相计算即可。
采用面积因子的优点是同一工艺下的不同二极管可以共用一组模型参数，而不需要对每一种二极管都要给出一组模型参数。
如果不需要考虑这些默认值为0或者无穷大的模型参数反映的物理效应的影响，就可以直接采用这些默认值。
提高晶体管特征频率：减小基区宽度，以减小基区渡越时间；减小发射结面积和集电结面积，是减小发射结和集电结势垒电容从而减少时常数tc和te的主要途径；采用N+—P—N——N+在频率远大于fβ但是小于ft的范围，由于，可以得到f*β=ft，因此特征频率ft又称为增益带宽积。
发射结电容时常数，基区渡越时间，集电结渡越时间和集电结电容时常数。
Rc=，Ie为发射极电流。
Cje和Cjc分别为发射结和集电结势垒电容，Rc为集电区串联电阻，Xmc为集电结空间电荷区宽度，Vdc为电子通过集电结空间电荷区漂移速度的最大值Ft随Ic，小电流下，Rc很大，te为主要因素，ie增大，Re变小，te随ic增大迅速减小，使ft随ie增大迅速上升。
当te减小到小于tb时，tb成为影响ft的主要因素，电流进一步增大到超过某一临界值后，大电流下的基区电导调制效应和有效基区扩展效应，使ft下降。
Ft随vce，Vce较小，集电结空间电荷区宽度xdc较小，有效基区宽度较大，tb较大，同时xdc较小，集电结势垒电容cjc较大，tc较大，另外，Vce小，载流子通过集电结空间电荷区漂移速度小，td大，总之，Vce小，tec大，ft小。
随着vce增大，xdc增加，有效基区宽度减小，空间电荷区电场增大，载流子漂移速度提高，tec减小，ft大。
