半导体器件物理课件3

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1、章节第一章引言第二章半导体器件物理基础第三章MOSFET基本结构和原理第四章近代MOS器件物理第五章存储器件基础（不挥发&挥发）第六章异质结的基本特性和应用第七章SOI结构和SOICMOS器件第八章纳米尺度器件及芯片加工技术Dr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversity第三章MOSFET基本结构和原理•MOSFET的结构和工作原理•MOSFET的阈值电压阈值电压的表达式，各种参数对与阈值电压的•MOSFET的直流特性影响。•MOSFET的频率特性•MOSFET的开关特

2、性•MOSFET的功率特性Dr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversityMetal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistorDr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversityMOSFETversusBJTMOSFETBJT电场调节作用少子注入扩散收集（EI）D多子作用（多子器件）少子作用（少子器件）一种载流子（单极）两种

3、载流子（双极）输入阻抗高输入阻抗低（MOS绝缘体>109）（pn结正偏，共射~k）电压控制器件电流控制器件噪声低，抗辐射能力强~少子~Nit工艺要求高（~Q）工艺要求低ss频率范围小，功耗低高频，大功率集成度高集成度低Dr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversity场效应管发展历史提出FET的概念J.E.Lilienfeld（1930专利）O.Heil（1939专利）结型FET研制成功Schockley（1953）表面场效应晶体管（1962年前后）-平面工

4、艺发展，SiO2作为掩蔽和钝化Dr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversity场效应管的种类表面场效应器件，常采取绝缘栅的形式—MIS(MOS)FET结型FETTFT（薄膜场效应晶体管）肖特基势垒栅FETDr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversityTFT（薄膜场效应晶体管）栅在下面的结构,栅在上面结构gateSDchannelgateSDchannelglassg

5、lass利用玻璃基板做衬底，在玻璃上长无定形硅(a-Si)Dr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversity肖特基势垒栅场效应管利用肖特基势垒来控制导电沟道特点是频率特性很好，在微波中广泛使用Dr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversityMOSFET的基本工作原理ID当V>V时GTID:0Gatelength,LgOxidethickness,TBoxGateGSo

6、urceDrainSSubstrateJunctiondepth,XcourtesyofProf.KurodaDjKeioUniversity)Dr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversityMOSFET的分类和符号NMOSPMOS增强型耗尽型增强型耗尽型衬底pNS/Dn+p+载流子电子空穴V+DSIDSSDDS载流子运动方向SDSDV++TDDDD符号GBGBGBGBSSSSDr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevices

7、andphysics2012.03FudanUniversity输出特性,OutputcharacteristicsNMOS（增强型）饱和区击穿区线性区I~V（V为参量）DSDSGS增强型：Vg=0V时器件关断Dr.P.-F.WangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.03FudanUniversity输出特性增强型：Vg=0V时器件关断耗尽型：Vg=0V时器件未完全关断NMOS（增强型，NMOS（耗尽型,normallynormallyoff）on）PMOS（增强型，Dr.P.-F.WangPMOS（耗尽型

8、,norm