TRANSISTOR TRONG MẠCH IC Biên soạn: TS Lê Tuấn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 03/27/14 Đại học Bách khoa Hà Nội TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Kiến thức sở transistor lưỡng cực • Cấu trúc: giống hai diode p-n nối xoay đầu vào E B C n p n E B C p n p • transistor n-p-n transistor p-n-p Chế độ điện áp VBC Vùng tích cực ngược (Reverse active) Vùng bão hịa (Saturation) VBE Vùng cắt Cut-off 03/27/14 Vùng tích cực thuận (Forward active) Đại học Bách khoa Hà Nội Transistor lưỡng cực chế độ tích cực thuận • Giản đồ lượng 03/27/14 • Các thành phần dịng điện Đại học Bách khoa Hà Nội • Ví dụ với transistor lưỡng cực p-n-p chế độ điện áp thuận 03/27/14 Đại học Bách khoa Hà Nội Profile phân bố tạp chất transistor lưỡng cực • Cấu trúc thực tế transistor lưỡng cực đơn (a) planar mạch IC (b) • Profile phân bố tạp chất transistor - Emitter cấy ion - Transistor nhiều emitter 03/27/14 Đại học Bách khoa Hà Nội Sự co hẹp bề rộng vùng cấm • Đối với bán dẫn pha tạp mạnh, lượng hiệu dụng ion hóa tạp chất giảm giá trị Đối với bán dẫn loại n Nd ∆Eg ( N d ) = 18.7 ln meV for N d ≥ ×1017 cm 17 ữ ì10 Eg ( N d ) = for N a < ×1017 cm −3 Đối với bán dẫn loại p N N ∆Eg ( N a ) = ln 17a ÷+ ln 17a 10 10 ∆Eg ( N a ) = for N a < 1017 cm ã 17 ữữ + 0.5 meV for N a ≥ 10 cm Nồng độ hiệu dụng hạt tải Eg − ∆Eg n = p0 n0 = N c N v exp − kT ie 03/27/14 ∆Eg ÷ = ni exp ÷ kT Đại học Bách khoa Hà Nội Dòng collector IC J n = −qn p µn ; qn p µn dφn dx d (φ p − φn ) dx nie2 d n p p p = qDn ÷ p p dx nie2 Jn ∫ WB dφ p dx ; kT n p p p ¬ φ p − φn = ln ÷ q nie2 np pp np p p dx = − qDn nie2 n ie x =WB nie x =0 pp n p (0) p p (0) ; JC = ∫ nie2 (0) q pp WB I C = AE J C = Dn nie2 ∫ WB 03/27/14 ¬ qV exp BE ÷ kT qV exp BE ÷ kT dx qAE pp Dn nie2 qV exp BE ÷ kT dx p p (0) ; p p (0) qV n p (0) = n p (0) exp BE kT ÷? n p (0) qDn nie2 qV JC ; exp BE ÷ N aBWB kT for uniform base doping → electron current for a n-p diode Đại học Bách khoa Hà Nội Dòng collector IC (tiếp) • Mật độ dòng collector bão hòa JC ≡ ∫ WB • q pp DnB nieB qV , J C = J C exp BE ÷ kT dx JC = ∫ WB q pp Dn nie2 qV exp BE ÷ kT dx Số sở Gummel GB ≡ ∫ WB ni2 p p qni2 qVBE dx , J = exp C ÷ nieB Dn GB kT theo de Graaff Tất thông tin vùng cực gốc phải có mặt G B Do đó, dịng collector hàm số thơng số vùng cực gốc Một cách định nghĩa khác số sở Gummel W GB ≡ B ∫p 03/27/14 p dx , qDnB nieB qV JC = exp BE GB kT Đại học Bách khoa Hà Nội theo Gummel 10 ... Profile phân bố tạp chất transistor lưỡng cực • Cấu trúc thực tế transistor lưỡng cực đơn (a) planar mạch IC (b) • Profile phân bố tạp chất transistor - Emitter cấy ion - Transistor nhiều emitter... Đại học Bách khoa Hà Nội TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Kiến thức sở transistor lưỡng cực • Cấu trúc: giống hai diode p-n nối xoay đầu vào E B C n p n E B C p n p • transistor n-p-n transistor p-n-p Chế độ... active) Đại học Bách khoa Hà Nội Transistor lưỡng cực chế độ tích cực thuận • Giản đồ lượng 03/27/14 • Các thành phần dòng điện Đại học Bách khoa Hà Nội • Ví dụ với transistor lưỡng cực p-n-p chế