BJT与MOSFET单管放大器浅析任永浩1301100821王艳1301100828夏星星1301100831摘要我们将介绍金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）以及双极型晶体管（BJT）,这两类晶体管都有独特的特征和应用范FfloMOSFET^无疑问是应用最广泛的电子器件.CMOS是集成电路的首选技术，然而，BJT仍然是一个匝要的器件，CMOS电路加入BJTJU性能会更优越。我们会对这两种类型的电路做一个比较，讨论这两类晶体之间的差别，进一步了解这两类晶体管。关键词BJTMOSFET比较中图分类号：xxxxxxxxxx文献标志码：A1双极性晶体管（BJT）双极性晶体管，全称双极性结型晶体管，俗称三极管，是一种具有三个终端的电了器件。这种晶体管的工作，同时涉及电了和空穴两种载流了的流动，因此它被称为双极性的，所以也称双极性载流子晶体管。这种工作方式与诸如场效应管的单极性晶体管不同，后者的工作方式仅涉及单一种类载流子的漂移作用。两种不同掺杂物聚集区域Z间的边界由PN结形成。1.1器件结构与物理特性图1npn^pnp晶体管的简化结构如图一所示，BJT有三个半导体区域组成：发射区（n型）、基区（p型）、集电区（n型）。这种晶体管叫做npn晶体管。；另一种晶体管是npn晶体管的对偶，它具有p型发射区、n型基区和P型集电区，称为PW晶体管。NPNBNPB晶体管由两个pn结组成,即发射结（EBJ）和集电结（CBJ）o根据这两个结的偏置条件（正向和反向）,可以得到BJT不同的工作模式,如表1所示。表1BJT的T作模式模式EBJCBJ截止反偏反偏放大正偏反偏反向放大反偏正偏饱和正偏正偏放大模式也称正向放大模式，当晶体管作为放大器工作时，应用这种模式。开关应用使用截止模式和饱和模式。反向放大模式只有有限的应用范囤，但是其概念很重要。1・2npn型与p叩型双极晶体管原理NPN型双极性晶体管可以视为共用阳极的两个二极管接合在一起。在双极性晶体管的正常工作状态下，发射结（基极与发射极Z间的PN结）处于正向偏置状态，而集电结（基极与集电极Z间的PN结）则处于反向偏置状态。在没有外加电压时，发射结N区的电子（该区域的多数载流了）浓度大于P区的电了浓度，部分电了将扩散到P区。同理，P区的部分空穴也将扩散到N区。这样，发射结上将形成一个空间电荷区（也称为耗尽层），产生一个内在的电场，其方向由N区指向P区，这个电场将阻碍上述扩散过程的进一步发生，从而达成动态平衡。这时，如果把一个正向电压施加在发射结上，上述载流子扩散运动和耗尽层屮内在电场Z间的动态平衡将被打破，这样会使热激发电了注入基极区域。在NPN型晶体管里，基区为P型掺杂，这里空穴为多数掺杂物质，而电了则为少数载流了。从发射极被注入到基极区域的电了，一方面与这里的多数载流了空穴发生复合，另一方面，由于基极区域掺杂稈度低、物理尺寸薄，并且集电结处于反向偏置状态，大部分电了将通过漂移运动抵达集电极区域，形成集电极电流。如图3所示。图3放大模式下npn晶体管极电流纽成Pop晶体管的工作方式与上血描述的npn器件的工作方式类似。与npn晶体管不同的是，在pnp器件屮的电流主要由在正向偏置电圧作用下从发射区注入到基区的空穴传输。图4所示为偏置在放大模式下的pnp晶体管。pnpnpn图4偏置在放大模式的pnp晶体管的极电流组成BJT具有非常方便且具有描述性的电路符号。图2所示是npn晶体管的符号、pnp晶体管的符号，这两种符号以发射极的箭头作为区分的标志。图2BJT的电路符号2M0S场效应晶体管（M0SFET）2.1器件结构与物理特性金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）,简称金氧半场效晶体管，是一种可以广泛使川在模拟电路与数字电路的场效晶体管。金屈氧化物半导体场效应管依照其“沟道”极性的不同，可分为电了占多数的N沟道型与空穴片多数的P沟道型，通常被称为N型金氧半场效晶体管（NM0SFET）与卩型金氧半场效晶体管（PM0SFET）。>逋D—Ln-S削（a）内部结构剖面示意图（b）电代符号图4MOSFET的结构和电气符号2.2MOSFET晶体管原理MOSFET的核心：金属一氧化层一半导体电容金属一氧化层一半导体结构MOSFET在结构上以一个金属一氧化层一半导体的电容为核心（如前所述，今口的MOSFET多半以多晶硅取代金属作为其栅极材料），氧化层的材料多半是二氧化硅，...