发射极去偏置是指功率双极型晶体管中可能发生的 不均匀的电流分布，这是由于外基区、发射区及各自 连线上的电压降引起的。双极型晶体管的高跨导 （ gIC/UE ， ICg*UE）使得这些器件对于发射结偏压 的变化非常敏感。基极或发射极引线上很小的压降就 会从根本上导致流过晶体管的电流重新分布，因此晶 体管的某些部分可能只有很少的或者没有电流通过， 而其它部分却要承载超过设计额定值的电流。晶体管 的这些过载部分很容易发生热击穿和二次击穿。

　　 二次击穿对晶体管具有一定的毁坏作 用，在二次击穿状态下停留一定时间 后，会使器件特性恶化或失效。

　　 当电流很大的时候，晶体管的有效基 区宽度将随注入电流的增加而扩展， 即出现基区扩展效应，也称kirk（克 而克）效应。

　　 在小注入情况下，N区的多子为电子， P区的多子为空穴，由于扩散和复合 的作用，导致P区与N区的交界面的载 流子浓度骤减，形成了由不能移动的 杂质离子构成的空间电荷区；同时建 立了内建电场，方向由N区指向P区， 起先内电场较小，扩散运动较强，随 着空间电荷区的增宽，内电场变大， 漂移运动逐渐增强，最终达到动态平 衡。耗尽区向基区延伸了Xmb的距离， 向集电区延伸了Xmc的距离。

　　 一、NPN功率晶体管的失效机理 1、发射极去偏置 2、热击穿和二次击穿 3、基区扩展效应

　　 二、功率NPN晶体管的版图 1、叉指状发射极晶体管 2、宽发射区窄接触孔晶体管 3、圣诞树结构器件 4、十字形发射极晶体管

　　 困扰功率双极型晶体管设计的3个最主要的问题是：发射极 去偏置、热击穿和二次击穿。这3个问题都是由功率晶体管 中典型的高电流和高功耗所引起的。这些机制在小信号晶体 管中不会引起问题，但是却对功率晶体管的设计造成了很大 的限制。

　　 如图，这是功率晶体管各指状发射区间产 生的发射极去偏置的实例。在对应的电路 图中，晶体管Q1~Q4分别代表4个发射极， 电阻R1、R2、R3分别代表将各发射极连接 在一起的金属连线电阻。假设每个发射极 流过50mA的电流，每个电阻由方块阻值为 12mΩ/■的铝线个电阻上的总压降 为 压差3.6，m则V。发用射极VB电E表流示比两为晶体管间发射结电，

　　 这个公式中， R S 代表金 属的方块电阻值，W代表 发射极连线的宽度，L代 表发射区接触的长度，I E 代表流过全部发射指的总 电流。由于发射指流进与 流出的电流并不相等，所 以算压降的时候必须要用 积分的方法。

　　 其工作原理为：如果某指状 发射区电流试图抽取超过其 正常份额的电流，那么其限 流电阻上的压降就会增大， 从而会限制流过这个指状发 射极的电流大小。受到限流 的发射极间的电压主要降落 在限流电阻而不是晶体管的 发射极上。

　　 在单个指状发射区内也会产生发射极去偏置现象。随着电流沿发射指流动，压降

　　所 1.1以5，最因左e 此边VB最与E/V 右最T 边右的边发的射发极射Q极4电比流最比左为边的

　　 当一支晶体管中的发射极电流密度超 过一定的临界值J时，就会发生二次 击穿。超过该临界值之后，维持的集 电极-发射极的击穿电压VＣＥＯ会回落 到一个新的更低的值上，这个值被称 为二次击穿电压 VＣＥＯ2，如果集电极发射极电压超过 VＣＥＯ2，而发射极电 流密度超过J，那么就会发生二次击 穿。

　　一端到另一端的压降不应超过5mV。假设宽度恒定的发射极连线通过发射指，而

　　 上面的例子展示了发射极去偏置的严 重程度——相对较小的电流流过短而 宽的连线mV的去偏置。一 种称为发射极限流的技术可以大大减 小去偏置的影响。这种方法要求在每 个发射极连线中插入电阻（如左图）， 这些电阻的大小要求在额定电流下压 降为50~75mV。例如，每个导通 50mA电流的指状发射极可采用1Ω的 限流电阻，这些电阻加入电路之后将 促使发射极电流在每个指状发射极之 间重新平均分配。