
【电】 base-spreading resistance
【计】 B
【化】 base
enlarge; expand; extend; ream; spread
【计】 extend; spread-out
【化】 expansion
【医】 extend
resistance
【计】 ohmic resistance; R
【化】 resistance
【医】 resistance
基极扩展电阻(Base Spreading Resistance)是双极型晶体管(BJT)中基区载流子输运过程的核心参数,其英文术语源自半导体器件物理领域。该电阻定义为电流从基极金属接触点流向晶体管有效基区时遇到的分布阻抗,主要由基区材料本征电阻率与几何结构共同决定。
在物理层面,基极扩展电阻包含横向和纵向分量:
横向分量:源于基极金属电极与发射结边缘的横向电流路径,与基区薄层电阻(Rsheet)直接相关,计算公式为: $$ R{b,lat} = frac{rho_b}{W_E} cdot frac{S}{3L_E} $$ 其中ρ_b为基区材料电阻率,W_E为发射结宽度,S为发射极-基极间距,L_E为发射极长度。
纵向分量:由发射结下方基区垂直方向的电阻分量构成,在高频应用中会显著影响晶体管的截止频率(f_T)。
该参数在电路设计中的实际影响表现为:
基极扩展电阻是双极型晶体管中的关键参数,特指基区电流流动时因横向压降产生的等效电阻。其核心特点及组成如下:
物理定义
基极电流在基区平行于结平面流动时,由于半导体材料的电阻率作用,会产生横向压降,导致发射结边缘到中心的偏压逐渐减小。这种不均匀的电压分布会引起发射极电流集边效应(即电流向发射结边缘集中),此时基极电流路径上的总等效电阻即为基极扩展电阻。
结构组成
梳状晶体管的基极扩展电阻主要包含四部分(以NPN型为例):
影响因素
除材料电阻率外,基区厚度、发射极条宽设计、金属电极布局等结构参数会显著影响该电阻值。例如,更窄的发射极条宽可缩短电流横向路径,从而减小扩展电阻。
测量关联
扩展电阻的通用测量原理(如单探针法通过球形电场计算电阻率),为理解基极扩展电阻的微观分布提供了方法支持,但具体到晶体管中需考虑器件结构特殊性。
该参数直接影响晶体管的高频特性与功率容量,设计时需通过优化基区掺杂浓度梯度、采用叉指状电极布局等方式降低扩展电阻,缓解电流集边效应带来的性能劣化。
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