三极管设计作业。
一、 设计要求：
设计一个均匀掺杂的npn型双极晶体管，使t=300k时，β=100。c-e结最大电压为15v，击穿电压至少为此值的3倍。假设复合系数为常数δ=0.
995。晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为ic=5ma。设计时应尽量减少禁带变窄效应和基区宽度调制效应的影响。
令de=6cm2/s，de=25cm2/s，τe0=10-8s，τb0=10-7s。试确定掺杂浓度、冶金结基区宽度、发射区面积、最大允许电压vbe。
复合系数δ=(jne+jpe)/(jne+jr+jpe)
二、 设计方案：
1、掺杂浓度及相关参数的确定：
击穿电压主要由集电区电阻率决定。因此，集电区电阻率的最小值由击穿电压决定，在满足击穿电压要求的前提下，尽量降低电阻率，并适当调整其他参量，以满足其他电学参数的要求。
对于击穿电压较高的器件，在接近雪崩击穿时，集电结空间电荷区已扩展至均匀掺杂的外延层。因此，当集电结上的偏置电压接近击穿电压v时，集电结可用突变结近似，由式6.57：
考虑均匀非重掺杂情况：式6.57可变为：
因为β0=100，由小注入条件pp=nb
又，式2.18b, τe0=10-8s, τb0=10-7s,e0对应电子掺杂浓度为ne=1.8×1018cm-3;
同理，nb=3.17×1018cm-3
对于nc，数量级应为1017cm-3,令nc=3.17×1017cm-3;
即各区的杂质溶度为： nc=3.17×1015cm-3;
nb=3.17×1016cm-3；
ne=1.8×1018cm-3;
2、冶金结基区宽度的计算：
冶金结基区宽度。
1）、确定基区准中性宽度：
根据设计要求给出的电流放大倍数β=100以及公式。
可以求出基区的准中性宽度。w= 2.021um
2）、确定基区耗尽层宽度：
确定ｅｂ结基区边的耗尽层宽度：
内建电势：可得，ｅｂ结基区边的耗尽层宽度。
确定bc结基区边的耗尽层宽度：
内建电势。可得，ｂｃ结基区边的耗尽层宽度。
３）、总基区宽度：
xb=w+xpeb+xpcb＝2.021+0.192+0..0518=2.265um
由以上可看出，电流放大系数β要求愈高，则基区宽度愈窄。为提高二次击穿耐量，在满足β要求的前提下，可以将基区宽度选的宽一些，使电流在传输过程中逐渐分散开，以提高二次击穿耐性。
3、发射区面积的计算：
再由，得，根据式6.3，
ic=5ma,所以ae=2.3×10-4cm2;
4、最大允许电压vbe
因为在取最大时取得最大值，此处取a值为：
则， 解得，
5、结论。综上所述，对于满足条件的三极管，设计参数如下：
掺杂浓度：nc=3.17×1015cm-3; nb=3.17×1016cm-3；ne=1.8×1018cm-3;
冶金结基区宽度：xb=2.265um
发射区面积a为：ae=2.3×10-4cm2
最大允许电压： vbe=0.74v
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