微电子学概论复习

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1、第一章绪论1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。2．集成电路分类情况如何？1，微电子学的概念微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路及系统的电子学分支微电子学——微型电子学核心——集成电路2，集成电路的概念集成电路：IntegratedCircuit，缩写IC。是指通过一系列工艺,在单片半导体材料上(Si或GaAs)加工出许多元器件（有源和无源），这些元器件按照一定要求连接起来，作为一个不可分割的整体执行某一特定功能。3，晶体管的发明ENIAC计算机是由电子管构成的161947年12月23日，第一次观测到了具有放大作用的晶体管1，历史方向

2、1958年以德克萨斯仪器公司基尔比(ClairKilby)研制出了世界上第一块集成电路，并于1959年公布。TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片第一章半导体物理和器件物理基础1．什么是半导体？特点、常用半导体材料什么是半导体？金属：电导率106～104(W∙cm-1)，不含禁带；半导体：电导率104~10-10(W∙cm-1)，含禁带；绝缘体：电导率<10-10(W∙cm-1)，禁带较宽；半导体的特点：（1）电导率随温度上升而指数上升；（2）杂质的种类和数量决定其电导率；（3）可以实现非均匀掺杂；（4）光辐照、高能电子注入、电场和磁场等影响其电导率；硅：地

3、球上含量最丰富的元素之一，微电子产业用量最大、也是最重要的半导体材料。硅(原子序数14)的物理化学性质主要由最外层四个电子（称为价电子）决定。每个硅原子近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它们与两个原子核都有吸引作用，称为共价键。化合物半导体：III族元素和V族构成的III-V族化合物，如，GaAs(砷化镓)，InSb(锑化铟)，GaP(磷化镓)，InP(磷化铟)等，广泛用于光电器件、半导体激光器和微波器件。2.掺杂、施主/受主、P型/N型半导体（课件）掺杂：电子摆脱共价键所需的能量，在一般情况下，是靠晶体内部原子本身的热运动提供的。常温下，硅里面由

4、于热运动激发价健上电子而产生的电子和空穴很少，它们对硅的导电性的影响是十分微小的。室温下半导体的导电性主要由掺入半导体中的微量的杂质（简称掺杂）来决定，这是半导体能够制造各种器件的重要原因。施主：Donor，掺入半导体的杂质原子向半导体中提供导电的电子，并成为带正电的离子。如Si中掺的P和As（最外层有5个价电子）受主：Acceptor，掺入半导体的杂质原子向半导体中提供导电的空穴，并成为带负电的离子。如Si中掺的B(硼）（最外层只有3个价电子）N型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体)。在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷(或锑)P型半导

5、体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟）3.能带、导带、价带、禁带（课件）16导带价带Eg半导体晶体中的电子的能量既不像自由电子哪样连续，也不象孤立原子哪样是一个个分立的能级，而是形成能带，每一带内包含了大量的，能量很近的能级。能带之间的间隙叫禁带，一个能带到另一个能带之间的能量差称为禁带宽度。价带：0K条件下被电子填充的能量最高的能带导带：0K条件下未被电子填充的能量最低的能带禁带：导带底与价带顶之间能带带隙：导带底与价带顶之间的能量差导带禁带价带导带禁带价带半满带满带绝缘体半导体导体2.半导体中的

6、载流子、迁移率（课件）半导体中的载流子：在半导体中，存在两种载流子，电子以及电子流失导致共价键上留下的空位（空穴）均被视为载流子。通常N型半导体中指自由电子，P型半导体中指空穴，它们在电场作用下能作定向运动，形成电流。迁移率：单位电场作用下载流子获得平均速度，反映了载流子在电场作用下输运能力电导率与迁移率的关系反映了载流子在电场作用下输运能力16电子迁移率空穴迁移率2.PN结，为什么会单向导电，正向特性、反向特性，PN结击穿有几种（课件）PN结：在一块半导体材料中，如果一部分是n型区，一部分是p型区，在n型区和p型区的交界面处就形成了pn结，载流子漂移(电流)和

7、扩散(电流)过程保持平衡(相等)，形成自建场和自建势在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型一边接负极，电流便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，甚至消失，电流可以顺利通过。如果N型一边接外加电压的正极，P型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。这就是PN结的单向导性。正向特性：正向偏置时，扩散大于漂移，称为PN结的正向注入效应。反向特性：反向偏置时，漂移大于扩散,PN结的反向抽取作用。击穿：PN结反偏时，电流很小，但当电压超过临界电压时，电流会突然增大。这一临界电压称为PN结的击穿电

8、压。PN结的正向偏压一般