复合晶体管

在IC中，常常把几个晶体管连接起来而构成具有一定功能的晶体管

复合晶体管，指在IC中，常常把几个晶体管连接起来而构成具有一定功能的晶体管；在分析时一般是把它们当作一个整体来处理。常用的复合晶体管有达林顿（Darlington）晶体管、CC-CE复合管、复合p-n-p晶体管等。

原理

渗透原理

为了说清二极管和三极管原理，我们先来做一个实验。在一瓶水中滴入一滴墨水，即使我们不再搅动它，经过一段时间的放置，整瓶水也会全部变成墨水的颜色。这是因为在流体中，物质高浓度高的一方总是会向着物质低浓度的一方进行渗透扩散。在水中，墨水的浓度是低浓度，而水的浓度为高浓度，所以水就往墨水中渗透。而在墨水中，水的浓度是低浓度，墨水的浓度为高浓度，所以墨水就往水中渗透。

掺杂

经过切片后的单晶硅并不是接上线就能成为集成电路和三极管的，而是要经过很多个工序才能最终完成。第一道工序就是掺杂。为了制成二极管、三极管，掺杂是绝对必要的。我们就来看下二极管、三极管是怎么做成的。

PN结

上面说过经过切片后的单晶硅需要掺入杂质，但杂质不等同于垃圾，此杂质也非单晶硅提纯前的彼杂质。用于二极管、三极管集成电路的单晶硅，掺入的是高纯度单质磷和高纯度的单质硼。掺杂的方法普遍用的是扩散法，掺杂的量也是需要严格控制的，不能多也不能少。否则就会影响元件的性能，甚至成为废品。

在一块单晶硅掺入磷（当然也可掺入砷等其他五价元素）后，就形成了N型半导体。由于磷是五价的，也就是说磷原子的最外层有五个电子。这五个电子跟相邻的硅原子最外层的四个电子形成共价键后，还多一个电子，而这个多出来的电子与磷原子和硅原子的结合力就会弱很多。所以，这个多出来的电子就成为比较容易移动的“自由电子”。这样一来，这块半导体的导电性能就大大地增强了。我们再用相同的方法，在另一块单晶硅中掺入三价的硼原子，掺有硼原子的半导体就是P型半导体。由于P型半导体中的硼原子最外层只有三个电子，这三个电子与相邻的硅原子形成共价键时少一个电子。这样，这个原子就形成了一个空穴，而这个空穴容易从其他原子中得到一个电子。但这样失去电子的原子又形成了空穴，这样，这些空穴也跟自由电子一样变成了一个“自由空穴”。

种类

达林顿晶体管

达林顿晶体管是由两个n-p-n晶体管组合而成的一种复合晶体管（见图1）；其中第一个BJT（T1）是CC组态（射极跟随器），第二个BJT（T2）是CE组态。从功能上来说，该达林顿晶体管实际上它也就等效于一个CE组态的n-p-n晶体管（极性与T2管相同）。

因为作为射极跟随器的T1和发射极接地的T2这两个晶体管都具有很大的电流增益，因此达林顿晶体管的总电流增益也就更大（总增益等于T1和T2的电流增益的乘积）。达林顿晶体管的输入电阻是由较高的T1的输入电阻与其后面的折合电阻串联而成的，故达林顿晶体管的输入电阻也很高。正因为达林顿晶体管具有很大的电流增益和很高的输入电阻，所以它在IC中得到了广泛的应用。

但是，达林顿晶体管也有若干不足之处。其一是输出电阻很低（因为射极跟随器T1的输出电阻很低，故复合管的输出电阻比单个晶体管的还要低）；其二是跨导很小，这是由于其输入电阻很高，以致输入电压的变化难以引起输出电流发生较大变化的缘故；其三是达林顿晶体管的频率特性较差，因为其中T1的集电结势垒电容是一个Miller电容的缘故。其四是多采用了一个晶体管（两个晶体管起着一个晶体管的作用），这在IC中即增加了所占用芯片的面积；然而，构成达林顿管的两个晶体管可以放置在一个隔离区中（因为它们的集电极是连接在一起的，电位相同），这对于集成又是有利的。

CC-CE复合管

这种复合晶体管也是由两个n-p-n晶体管构成的（见图2），第一个BJT（T1）是CC组态（射极跟随器），第二个BJT（T2）是CE组态，总的可等效为一个CE组态的n-p-n晶体管（极性与T2管相同）。该复合晶体管与达林顿晶体管的差别仅在于T1的集电极不与T2的集电极相连接。这一接法上的小小改动，却对于提高复合晶体管的频率特性大有好处，因为这时T1的集电结势垒电容就不再是Miller电容了；而且该复合晶体管的其它性能参数（输入电阻、电流增益和跨导等）都与达林顿晶体管的相同，并且输出电阻还有所提高（这时的输出电阻就等于T2的输出电阻）。因此CC-CE复合管在IC中大有用武之地。

复合p-n-p晶体管

这是把CE组态的p-n-p晶体管（T1）与CC组态的n-p-n晶体管（T2）组合起来构成的一种复合器件（见图3），其功能就相当于一个p-n-p晶体管。其中的T1和T2都具有较大的电流增益，则复合器件的总电流增益大大提高（等于两个晶体管的增益的乘积）；复合器件的总输入电阻就等于T1的输入电阻，但总的输出电阻却因为T2的输出电阻很低而被大大降低了；又，复合器件的总跨导也随着电流增益的提高而得到了很大的提高。

这种复合器件在IC中具有重要意义。因为通过这种组合可以把横向p-n-p晶体管（具有较小的电流增益）的电流增益大大提高，以满足使用的要求。

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