作者：Xie M. X. (UESTC，成都市)

        Kirk效应也称为基区展宽效应，这是BJT在大工作电流时、基区宽度发生增大的一种现象。(注意：不要把基区展宽效应与基区宽度调制效应[Early效应]混淆在一起！)

（1）Kirk效应的产生机理和条件：

        对于一般放大工作的npn-BJT，由于集电结加有反向电压，则在基区尾部、靠近集电结势垒边缘处的电子(少子)被抽出、使得该处的电子浓度=0。但是如果是在大电流工作时，由于注入的电子浓度很大，所以这时在基区尾部、集电结势垒边缘处，电子(少子)浓度实际上并不为0，而是等于Jc/(qvs)，其中Jc是集电极电流密度，vs是电子的饱和漂移速度（接近电子的热运动速度，～107s/cm）；在这种情况下，电子在中性基区内虽然被空穴所中和，但电子在进入到集电结耗尽层内后却增加了耗尽层中的负电荷，从而在集电结电压VBC不变时，就将使得集电结的负空间电荷层变窄(正空间电荷层相应变宽)，这就导致基区变宽；进一步，若集电极电流密度Jc增大到Jc/(qvs)>NC时（NC是集电区的掺杂浓度），则集电结的负空间电荷层将推移到集电区内，即中性基区进一步展宽到集电区，这就是产生了Kirk效应——基区展宽效应。

        根据集电结耗尽层（令其中电场的分布为E(x)）的Poisson方程

                dE/dx = -q [(Jc/(qvs)-NC]/eeo

        则可以计算出产生Kirk效应的临界电流密度为

                Jco ≈ q vs NC

        当集电极电流密度大于Jco时，即将出现Kirk效应。

（2）Kirk效应的影响：

        ①使基区空间体积增大，导致存储少子电荷数量增加，开关速度下降；

        ②使电流放大系数b下降，导致工作电流受到限制（Kirk效应是造成BJT在大电流时b下降的主要原因，当b下降到一半时的集电极电流即定为BJT的最大工作电流Icm）；

        ③使少子渡越基区的时间增长，器件频率特性变差（Kirk效应是造成BJT在大电流时特征频率fT下降的主要原因）。总之，Kirk效应对于BJT的高频功率性能有着很大的不良影响，所以在设计高频大功率BJT时，所需要解决的主要问题就是如何减小或防止Kirk效应。

（3）抑制Kirk效应的措施：

        防止出现Kirk效应的方法，主要是限制集电极电流密度Jc，使得它不要超过产生Kirk效应的临界电流密度Jco。具体的有效措施是：

        ①提高集电区的掺杂浓度，以增大临界电流密度；

        ②减小集电区的厚度，以限制集电结耗尽层的不断推移；

        ③设定集电极最大允许工作电流。