MOS管中的橫向BJT結(jié)構(gòu)

在深入探討橫向BJT的基極電壓之前，先來了解一下MOS管中的橫向BJT結(jié)構(gòu)。MOS管是一種基本的半導(dǎo)體器件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括了柵極、源極、漏極等。在其中，橫向BJT的結(jié)構(gòu)主要由N型增強(qiáng)型MOS管的漏極注入到P型襯底中形成的PNP型晶體管構(gòu)成，這個(gè)PNP晶體管的集電極是P型襯底，發(fā)射極是漏極，而基極則是柵極。

當(dāng)P型襯底中存在了一個(gè)懸浮的N型區(qū)域時(shí)，這個(gè)區(qū)域會(huì)形成NPN型晶體管，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生PNP型晶體管，如果將懸浮區(qū)域作為橫向BJT的基極，那么導(dǎo)通的條件就是基極電壓比發(fā)射極電壓低一個(gè)PN結(jié)的壓降（0.6 V或0.7 V）。由于橫向BJT的發(fā)射極漏極之間只有一層PN結(jié)，所以它的集電極到漏極的導(dǎo)通電阻比一般的二極管或PNP晶體管小很多。

而橫向BJT的射極感性負(fù)載會(huì)使它的放大倍數(shù)受到負(fù)載阻抗的影響，所以對(duì)于放大器電路來說，為了達(dá)到較高的放大倍數(shù)，需要選擇合適的負(fù)載阻抗。

橫向BJT的基極電壓

對(duì)于橫向BJT的基極電壓，這是由柵性質(zhì)以及PN結(jié)管的特性決定的。當(dāng)柵負(fù)壓極度較大時(shí)，柵極和懸浮區(qū)域之間的電場(chǎng)非常強(qiáng)，這會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)的開關(guān)速度非常快，橫向BJT也會(huì)跟隨著開關(guān)速度加快。所以，對(duì)于N型MOS管中的橫向BJT來說，一般而言，當(dāng)柵極電壓為0V時(shí)是閉合的，當(dāng)柵極電壓為負(fù)值時(shí)，則處于開啟狀態(tài)，這是因?yàn)闁艠O和漏極之間的PN結(jié)已經(jīng)接近逆偏極限，形成了一個(gè)可控的電路，而因?yàn)閼腋^(qū)域的電荷被改變，從而發(fā)生了晶體管的注入。

此時(shí)如果在漏極與集電極之間加入一小的外部電壓的話，它就會(huì)觸發(fā)晶體管的開關(guān)消除，使橫向BJT進(jìn)入飽和狀態(tài)。而在這個(gè)狀態(tài)下，PN結(jié)接近正向偏壓，從而基極到漏極的電壓將保持一個(gè)約為0.6-0.7V的恒定值。

因此，MOS管中的橫向BJT的基極電壓主要是來自柵極和PN結(jié)管的特性，在一定的柵電壓下，由于PN結(jié)管的特性，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)約為0.6-0.7V的恒定電壓，這個(gè)電壓將作為橫向BJT的基極電壓，從而達(dá)到放大信號(hào)的作用。

橫向BJT的基極電壓對(duì)性能的影響

MOS管中的橫向BJT的基極電壓對(duì)性能有著重要的影響。首先，基極電壓的正確選擇是確保放大器正常工作的關(guān)鍵。“電荷注入”效應(yīng)是橫向BJT中非常重要的一種現(xiàn)象。由于橫向BJT中PN結(jié)的存在，當(dāng)漏極電壓足夠高時(shí)，柵極源極之間的一個(gè)漏道就形成了一個(gè)PNP型的晶體管，從而導(dǎo)致橫向BJT進(jìn)入飽和狀態(tài)。

而如果橫向BJT中的基極電壓不正確，那么可能會(huì)引起“飽和電壓暴漲”現(xiàn)象。簡(jiǎn)單的來說，就是在飽和區(qū)時(shí)，因?yàn)榛鶚O電壓沒有達(dá)到某種特定的值，導(dǎo)致集電極電壓和漏極電壓之間的差異變得非常大，從而使橫向BJT的放大倍數(shù)非常低。甚至在一些情況下，如果基極電壓偏高，那么整個(gè)橫向BJT甚至?xí)M(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)，從而導(dǎo)致整個(gè)MOS管失效。

其次，基極電壓的不正確選擇會(huì)導(dǎo)致橫向BJT中的漏極-集電極串聯(lián)不穩(wěn)定。如果基極電壓偏高，那么漏極-集電極串聯(lián)的電壓就會(huì)下降，導(dǎo)致橫向BJT的放大倍數(shù)減小，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)MOS管的性能下降。而如果基極電壓偏低，那么漏極-集電極串聯(lián)的電壓就會(huì)升高，導(dǎo)致整個(gè)MOS管的利用壽命降低。

結(jié)論

MOS管中的橫向BJT是一種非常重要的結(jié)構(gòu)，能夠起到放大信號(hào)的作用，同時(shí)也被廣泛應(yīng)用于邏輯電路中。橫向BJT的基極電壓主要是來自柵極和PN結(jié)管的特性，在一定的柵電壓下，由于PN結(jié)管的特性，會(huì)產(chǎn)生約為0.6-0.7V的恒定電壓，這個(gè)電壓將作為橫向BJT的基極電壓，從而達(dá)到放大信號(hào)的作用。同時(shí)，橫向BJT的基極電壓對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的性能有著至關(guān)重要的影響，正確的選擇也是整個(gè)電路正常工作的保證。