本科半导体器件基础总复习ppt课件.ppt

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1、半导体器件基础总复习GeneralReviewforFudamentalofSemiconductorDevices双极型晶体管部分SectionofBipolarTransistors晶体管由两个pn结：发射结和集电结将晶体管划分为三个区：发射区、基区及集电区。相应的三个电极称为发射极、基极利集电极，并用E，B和C(或e，b和c)表示。晶体管有两种基本结构：pnp管和npn管双极型NPN晶体管的横向版图双极型晶体管的纵向结构双极型NPN晶体管制造过程：1、在N型衬底中扩散P型杂质；2、在P型扩散区中

2、再扩散N型杂质；3、在磷氧化层上开出基区和发射区接触孔；4、蒸发金属；5、光刻金属，引出及区、发射区引线；7、切片、封装FundamentalofSemiconductorDevicesChapter1平面型集成晶体管，结构示意P型衬底N+埋层N+埋层N–外延层N-外延层集电区集电区P+隔离区P+隔离区P+隔离区P型基区P型基区N+发射区N+发射区NPN集成晶体管（ICBJT）工艺pn结隔离工艺主要步骤P型衬底开始1.n+隐埋层注入2.      生长外延层3.P+隔离扩散4.P型基区扩散5.n+发射区

3、扩散7.      接触腐蚀8.      金属淀积及腐蚀9.      钝化和开启键合窗孔发射效率可见提高Ne/Nb，降低R□e/R□b可提高发射效率，使γ接近于1。基区输运系数集电区倍增因子和雪崩倍增因子两种类型晶体管均可适用npn晶体管的共基电流放大系数为共射电流放大系数基区自建电场晶体管的反向电流和击穿电压穿通电压UPT晶体管的基极电阻晶体管的截止频率fα、fβ特征频率fT最高振荡频率fm超相移因子高频优值M晶体管的大注入效应基区宽度调制效应基区电导调制效应大注入自建电场有效基区扩展效应发射极电

4、流集边效应FundamentalofSemiconductorDevicesChapter1基区自建电场合金扩散管的杂质分布pnpEbxNA-NDxjexjc0由于基区中杂质存在浓度梯度，基区的多数载流子(pnp晶体管为电子)分布也存在密度梯度，形成扩散运动，从而破坏了基区的电中性为维持电中性，基区中必须产生图示方向的电场以阻止基区中电子的扩散运动，电场的大小恰好使电场产生的电子漂移流与因杂质浓度梯度引起的扩散流相抵消。这一电场称为缓变基区的自建电场，也称内建电场，用Eb表示。Eb的存在，加速了少子(空

5、穴)在基区的运动，注入到基区的空穴除作扩散运动外，还作漂移运动，故这种晶体管称为漂移晶体管（DrftTransistor）。FundamentalofSemiconductorDevicesChapter1外延平面管的杂质分布示意图pnnEb2xNd-NaEb1xjexjcxmb0基区中杂质浓度的峰值在xmb处xmb左边，自建电场方向如图中Eb1，阻止电子流向集电区，称阻滞电场，这部分基区称为阻滞区，xmb右边，自建电场为Eb2，其方向能加速电子流向集电区，称加速电场，这部分基区称为加速区。穿通电压UP

6、T随着集电结反向电压的增加，集电结势垒区向两边扩展，基区有效宽度Wbeff减小。如基区掺杂浓度低于集电区，在集电结发生雪崩击穿前Wbeff就减小到零，即发射区与集电区间已无中性基区，这种现象称为基区穿通，对应的电压称穿通电压。晶体管的击穿电压BUEB0和BUCB0BUCEO、BUCES、BUCER和BUCEXUCRLRbBUCESBUCEXREUBBUCERREBUCBO0BUCESBUCEXBUCERBUCEOUSUSUCEIC晶体管的基极电阻基区电阻又称基区扩展电阻，这是由于沿发射结结面上基极电流和

7、电压分布不均匀造成的。基区少子是垂直于结面的扩散运动，多子则是平行了结面的漂移运动。基区很薄，由于基区存在电阻rb，多子流过rb时会产生压降，对晶体管的特性有重要影响。FundamentalofSemiconductorDevicesChapter10.5rb1rb20.5rb3rb4FundamentalofSemiconductorDevicesChapter10.5de0.5dAlbdebWbdjcle基极电阻由四部分组成发射区下面的电阻rb1发射区和基极金属电极之间的电阻rb2基极金属电极下面部

8、分的电阻rb3基极金属电极与半导体的接触电阻rb4图1-24一些图形单元的电阻计算公式晶体管的大注入效应晶体管的大注入状态指的是发射区注入到基区的少数载流子密度很大且与基区多数载流子密度接近，甚至更大的情况。大注入状态引发的效应称为大注入效应。基区宽度调制效应基区电导调制效应大注入自建电场发射极电流集边效应晶体管的大注入效应有等效电路混合混合1.如果一个集成NPN晶体管具有以下参数：IC=lmA时，rb=100Ω，rc=100Ω，β0=l0