現(xiàn)代集成電路中,晶體管的主要兩種就是MOSFET和BJT。在1970年代之前,不論是模擬還是數(shù)字集成電路,采用的多是BJT型的晶體管,理由是就當時的技術而言,MOSFET的量產的良率不夠穩(wěn)定。后來隨著技術的進一步發(fā)展,MOSFET由于其各種優(yōu)勢(特別值得一提的就是CMOS架構的靜態(tài)功耗的理論值為0),在數(shù)字集成電路中完全占據(jù)了主導地位,而如今BJT只在模擬集成電路領域還在廣泛的使用。
既然說到模擬集成電路,那么BJT的一個基本的作用就是利用其作為放大器。
如上圖所示為一個PNP晶體管的在正向偏置情況下的示意圖。這個時候它的發(fā)射極為正偏PN junction,集電極為反偏的PN junction,能起到放大電流的作用。我們再進一步分析BJT起到放大的作用的一些物理,這樣對題主的疑問就能有一個較為清晰的解答。
上圖總共顯示了1,2,3,4,,5總共五種的存在于正偏架構的BJT的電流分量。
上圖可以明顯看出,從發(fā)射極注入的hole電流,將分成1和2兩個部分。由于base為n摻雜,所以當hole電流流經base的時候,將會有電子空穴對的復合產生,消耗空穴電流,這就是1電流表示的意思(電流4是為了維持穩(wěn)態(tài)而從base流入的電子電流,目的是同1電流復合)。2電流是最終從發(fā)射極注入到集電極的空穴電流,這就是最終我們所需要的電流。同時我們可以看到電流5,是從base流向發(fā)射極的電子電流,這也是發(fā)射極電流的一個來源(所以總的發(fā)射極電流Ie = 1+2+5)。
上圖的3電流是集電極和base之間的PN junction的反偏漏電流,如果制程正常的話數(shù)值將不會很大。
現(xiàn)在考慮發(fā)射極的情況。發(fā)射極電流的組成有兩種,包括發(fā)射極空穴電流1+2以及發(fā)射極電子電流5。我們可以利用突變PN junction假設和junction law,得到以下的近似:
Iep = 1+2 ∝

Ien = 5 ∝

很顯然,為了讓“有用”的電流盡量大,也就是讓 Iep》》Ien,一個通常的做法就是是的Nd《《Na,也就是說,發(fā)射極的摻雜濃度要遠高于base才可以實現(xiàn)較高的放大系數(shù)。
實際上的BJT的摻雜如下所示(此處示意圖用NPN)
可以看到在emitter-base的PN結確實是發(fā)射極的摻雜濃度將高于base。同時我們注意到,出于設計上的考量,量產化的BJT的集電極的摻雜濃度一般是比較低的。甚至將低過base。
如果如題主所述,將E和C調換使用,其造成的結果就是最終可以利用到的電流量將會大大減少,甚至會使得整個管子失去了放大的特性。
-
集成電路
+關注
關注
5453文章
12573瀏覽量
374672 -
MOSFET
+關注
關注
151文章
9683瀏覽量
233669 -
晶體管
+關注
關注
78文章
10396瀏覽量
147844
發(fā)布評論請先 登錄
談晶體三極管集電極和發(fā)射極互換的結果
評論