BJT 基极内电场

现代 BJT 通常在基极内有一个电场，因为：

1. 不均匀多子浓度
2. 不均匀的带隙（重掺杂、基极合金化） 这两种效应将使 BJT 的基本理论在其对器件电流的预测中变得不准确。

多子浓度不均匀

对于 npn BJT，空穴是基极中的多数载流子，电子是少数载流子。空穴的不均匀性由以下原因引起：

1. 注入或扩散过程中的掺杂分布不均匀
2. 来自发射极的少子的大注入（扰乱平衡）

我们可以通过推导空穴与电场的关系来说明不均匀的多子是如何在基区产生电场的。

基区空穴的准费米势能为，

空穴准费米势能计算式

为本征费米势能； 为热电压； 为空穴浓度； 为本征载流子浓度

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根据电场的定义 ，有

这表明，除非基极掺杂均匀，否则基极内将存在电场。

重掺杂效应

重掺杂效应

在高掺杂浓度下， 带隙变小，因为掺杂价电子态的重叠会导致能级分裂成杂质带，从而使得带隙变窄。在 中，由于掺杂引起的带隙变窄大约由下式给出,

在热平衡条件下有，

有效本征载流子浓度计算式

为表观带隙变窄

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有效本征载流子浓度计算式推导

在非热平衡条件下有，

非热平衡有效载流子浓度

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可以看出，掺杂对于带隙的影响非常大，基本成线性。

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