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大注入效应

王朝百科·作者佚名  2010-07-22  
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(1)基本概念:所谓大注入,就是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(~掺杂浓度)时的一种情况。这是相对于小注入而言的,所谓小注入就是注入的非平衡少数载流子浓度远小于原来的平衡多数载流子浓度(~掺杂浓度)的状态。

在小注入情况下,少数载流子的数量微乎其微,但是由于它们能够形成很大的浓度梯度,则可以产生出较大的电流,所以它们的的作用却往往很大(双极型器件就主要是依靠少数载流子来工作的)。然而,在大注入情况下,就再也不能区分出少数与多数载流子了,这时两种载流子都对导电具有相同的作用。由于大注入所出现的一些现象或者产生的影响,即称为大注入效应。

(2)大注入效应:主要有以下一些大注入效应。(1)电导调变。即少数载流子对于电导的贡献与多数载流子同等重要,使得半导体的电导率增大。对于BJT来说,大注入将会使基区电导增加——产生所谓基区电导调变效应(即Webster效应),使得电流放大系数降低。(2)产生内建电场。由于注入的少数载流子浓度分布不均匀,这与掺杂浓度不均匀的效果一样,则都将产生内建电场;这种电场有加速少数载流子输运的作用,从效果来看,就相当于使少数载流子的扩散系数增大一倍。对于BJT,这可加速少数载流子渡越基区的过程,有利于提高电流增益和频率、速度等性能。(3)引起发射极电流集边效应。大注入使得BJT容易出现发射极电流集边效应(即基极电阻自偏压效应),以致发射结面积不能充分利用,这将要影响到器件的大电流工作性能。也因此,BJT的发射极需要采用指条形等较为复杂的图形,不能简单地采用增大面积来提高电流。(4)引起基区展宽效应。对于BJT,大注入还会产生所谓基区展宽效应(即Kirk效应),这将直接影响到器件的增益、频率和速度等性能。发射极电流集边效应将有促进基区展宽效应的作用。

 
 
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