基區展寬效應

對於一般放大工作的npn-BJT，由於集電結加有反向電壓，則在基區尾部、靠近集電結勢壘邊緣處的電子(少子)被抽出、使得該處的電子濃度=0。但是如果是在大電流工作時，由於注入的電子濃度很大，所以這時在基區尾部、集電結勢壘邊緣處，電子(少子)濃度實際上並不為0，而是等於Jc/(qvs)，其中Jc是集電極電流密度，vs是電子的飽和漂移速度（接近電子的熱運動速度，～106s/cm）；在這種情況下，電子在中性基區內雖然被空穴所中和，但電子在進入到集電結耗盡層內后卻增加了耗盡層中的負電荷，從而在集電結電壓Vbc不變時，就將使得集電結的負空間電荷層變窄(正空間電荷層相應變寬)，這就導致基區變寬；進一步，若集電極電流密度Jc增大到Jc/(qvs)>Nc時（Nc是集電區的摻雜濃度），則集電結的負空間電荷層將推移到集電區內，即中性基區進一步展寬到集電區，這就是產生了Kirk效應——基區展寬效應。根據集電結耗盡層（令其中電場的分佈為E(x)）的Poisson方程 dE/dx = -q [(Jc/(qvs)-NC]/eeo，

則可以計算出產生Kirk效應的臨界電流密度為： Jco ≈ q vs Nc。

當集電極電流密度大於Jco時，即將出現Kirk效應。

①使基區空間體積增大，導致存儲少子電荷數量增加，開關速度下降；

②使電流放大係數b下降，導致工作電流受到限制（Kirk效應是造成BJT在大電流時b下降的主要原因，當b下降到一半時的集電極電流即定為BJT的最大工作電流）；

③使少子渡越基區的時間增長，器件頻率特性變差（Kirk效應是造成BJT在大電流時特徵頻率fT下降的主要原因）。

總之，Kirk效應對於BJT的高頻功率性能有著很大的不良影響，所以在設計高頻大功率BJT時，所需要解決的主要問題就是如何減小或防止Kirk效應。

採取的主要方法是限制集電極電流密度Jc，使得它不要超過產生Kirk效應的臨界電流密度Jco。

具體的有效措施是：①提高集電區的摻雜濃度，以增大臨界電流密度；②減小集電區的厚度，以限制集電結耗盡層的不斷推移；③設定集電極最大允許工作電流。