3.15 电晶体CARoss, 材料科学与工程学系.PDF

3.15 電晶體 C.A.Ross, 材料科學與工程學系 參考資料：Pierret 第10 、15.1-2 、16.1-2及17.1章 電晶體為三端點元件，其使用一小電壓(或電流)外加到一接點以調變(控制)跨越其它 兩端點之間的大電壓(或電流) 。 電晶體與20世紀的真空管相類似，有一小電壓加於柵極以調變介於陰極與陽極間的 大電流。 雙極接面電晶體 BJT(雙極電晶體, 1947)為少數載子元件 射極 集極 基極 其操作模式有四種(順向主動、反向主動、飽和、截止) 順向主動操作模式(pnp電晶體) 射極E射出少數載子至基極B ：EB為順向偏壓。 電洞跨過基極仍然存活。 集極C收集從基極B來的少數載子：BC是反向偏壓。 在B的小電壓(或電流)對電流I 有很大的影響 E I I ~ I B E C 準費米能階 電洞注入 電洞收集 順向電流I E 在基極左側的空乏區邊緣 2 p = (n /N ) exp(eV /kT) i D,B EB 在基極的右側，p = 0 2 跨過基極的電流為 I = (eD /w) (n /N ) exp(eV /kT) E p i D,B EB 基極電流 I BB 基極電流集極電流，所以大部分電流從E到C直接穿過。 電流增益α = I /I ~ 1, β = I /I ~ 100 – 1000 C E C B I = I (在順向偏壓下電子從B到E)+ I (在反向偏壓下電子從C到B ，貢獻小)+ eR (在 B n nC B 基極的復合，貢獻小) 增益β = I /I ~ I /I = N / N 是由摻雜所決定 C B E B A,E D,B ‘共基極’電路：藉由設定V 與I 而控制V 與I EB E CB C ‘共射極’電路：藉由設定V 與I 而控制V 與I EB B EC C 數位邏輯：使電晶體在飽和與截止之間操作如一個開關。 Junction Field Effect Transistor 接面場效電晶體 Apply a reverse voltage to gate G. This makes the depletion regions grow, alters the n-channel width and therefore alters its resistance, which changes the source-drain voltage (for constant current). This is a voltage amplifier and also a majority carrier device. 外加反向電壓至閘極G 。這使得空乏區變大，改變n通道的寬度，因此也改變了其電 阻，這會改變源極-汲極電壓(為了維持固定電流) 。這為電壓放大器，也