電導調製

電導調製

又稱基區寬度調製效應,屬於半導體物理的範疇了。就是指基區的有效寬度隨集電結的反偏電壓的變化而變化的效應。當集電結反向電壓增大時,集電結的空間電荷區加寬,這就引起基區有效寬度變窄。

基本介紹


電導調製效應是Webster效應,是在大注入時基區電導增大的現象;而基區寬度調製效應就是Early效應,是集電結電壓變化而致使基區寬度變化、並造成伏安輸出特性傾斜、使輸出電阻減小的現象;另外,基區寬度展寬效應就是Kirk效應,是在大電流下基區寬度增大的現象。這三種重要的效應是BJT的一種基本特性,要注意區分開來!
根據《電力電子技術機械工業出版社 西安交通大學 王兆安 黃俊主編 第4版 第12頁
PN結上流過的正向電流較大時,注入並積累在低摻雜N區的少子空穴濃度將很大,為了維持半導體中性條件,其多子濃度也相應大幅度增加,使得其電阻率明顯下降,也就是電導率大大增加,這就是電導調製效應。
更準確的定義下: Webster效應也稱為 基區電導調製效應,這是BJT在大工作電流時、基區電導發生增大的一種現象。
因為半導體內部各點總是要保持電中性,所以,在發射結正偏、向基區注入少子的同時,也必將有相同數量、相同濃度梯度的多子在基區中積累起來;當注入的少子濃度很大(大注入)、接近摻雜濃度時,則額外積累起來的多子濃度也就與摻雜濃度相當了,這時,基區的電導率實際上就決定於基區摻雜濃度和額外增加的多子濃度的總和(換句話說,大注入的結果就相當於增加了基區摻雜濃度),從而基區的有效電導率大大增加了(注入越大,有效電阻率降低得越多),這就是基區電導調製效應(也稱為Webster效應)。
Webster效應的直接影響就是BJT基區的電阻率下降(電導率增大),使得發射結的 注射效率降低,減小了 電流放大係數。
對於基區摻雜濃度分佈均勻的晶體管(例如 合金晶體管)而言,引起其在大電流下電流放大係數b下降的主要原因就是Webster效應。不過,對於Si平面晶體管,由於基區摻雜濃度較高一些,所以Webster效應的影響往往較小(這時,引起大電流時b下降的主要原因是 Kirk效應)。
總之,BJT在 大電流(大注入)工作時,往往容易出現 發射極電流集邊效應、 Kirk效應和 Webster效應。雖然這些現象,對於BJT工作而言都屬於二級效應,但是在設計較大功率的器件(特別是高頻大功率晶體管)時,卻是必須要考慮和解決的一些重要問題。
此文摘自謝孟賢老師的博客