Webster效應

威布斯特效應(Webster effect)是雙極型電晶體(BJT)在大注入條件下工作時所出現的基區電導率增高的一種現象,又稱為基區電導調製效應。


(1)基本概念:

BJT在大注入工作時,另外還容易出現的效應是發射極電流集邊效應Kirk效應基區展寬效應)。

(2)產生機理:

例如,對n-p-n電晶體,當發射結電壓較大、往基區大量地注入少數載流子——電子時,相應地基區中也有大量的多數載流子——空穴的積累 (並維持與電子有相同的濃度梯度), 這就相當於增加了基區的摻雜濃度, 使得基區的電阻率下降,這就是威布斯特效應。若原來p型基區的電阻率為ρo ≈ 1/(q μp Nb) ,大注入時基區中的空穴濃度將為pp = Nb + Δp = Nb + Δn,則電阻率變為ρ = 1/[q μp (Nb+Δn)] = ρo Nb/(Nb+Δn)。

(3)對器件性能的影響:

 這種大注入使基區電阻率降低(注入越大, 降低得越多)的現象,就直接減小了發射結注入效率,使電流放大係數降低。
Webster effect 效應對大電流狀態下工作的均勻基區電晶體(例如合金電晶體)而言,影響特別嚴重,這往往就是引起其大電流βo下降的主要原因。
但是,對於非均勻基區電晶體(例如Si平面雙擴散電晶體)而言,在大電流時βo的下降,Webster effect效應可能不是主要原因,這時更加主要的可能是Kirk效應。
當BJT工作時出現發射極電流集邊效應時,將會加劇Webster effect效應和Kirk效應。

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