专用集成电路设计基础总复习ppt课件.ppt

《专用集成电路设计基础总复习ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、专用集成电路设计基础总复习考试时间和地点日期起始时间年级课程名称教师考试地点班级学号12月24日晚上19:00-20:30全校专用集成电路设计基础董刚A-211A-213A-218第二章集成器件物理基础知识点：2.1电子空穴2.2本征半导体非本征半导体多子少子飘移电流扩散电流2.3空间电荷区势垒区耗尽层PN结的单向导电性势垒电容扩散电容器件模型模型参数2.4双极晶体管的结构直流放大原理电流集边效应特征频率外延晶体管最高振荡频率基区串联电阻晶体管模型模型参数2.6MOS晶体管结构工作原理非饱和区和饱和区的特点阈值电压MOS晶体管与双极晶体管

2、的特点比较模型和模型参数本征半导体的共价键结构束缚电子在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。这一现象称为本征激发，也称热激发。当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空

3、穴。可见本征激发同时产生电子空穴对。外加能量越高（温度越高），产生的电子空穴对越多。与本征激发相反的现象——复合在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。常温300K时：电子空穴对的浓度硅：锗：自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴电子空穴对自由电子带负电荷电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子E＋－＋总电流载流子空穴带正电荷空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。导电机制N型半导体多余电子磷原子硅原子多数载流子——自由电子少数载流子——空穴

4、++++++++++++N型半导体施主离子自由电子电子空穴对在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。空穴硼原子硅原子多数载流子——空穴少数载流子——自由电子－－－－－－－－－－－－P型半导体受主离子空穴电子空穴对P型半导体内电场E因多子浓度差形成内电场多子的扩散空间电荷区阻止多子扩散，促使少子漂移。PN结合空间电荷区多子扩散电流少子漂移电流耗尽层PN结及其单向导电性1.PN结的形成动画演示少子飘移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散又失去多子，耗尽层宽，E内电场E多子扩散电流少子漂移电流耗尽层动态平衡：扩散电流＝漂移电

5、流总电流＝0势垒UO硅0.5V锗0.1VPN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，PN结导通；PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，PN结截止。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。动画演示1动画演示2PN结的电容效应当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变，即PN结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样。(1)势垒电容CB扩散电容CD当外加正向电压不同时，PN结两侧堆积的少子的数量及浓度梯度也不同，这就相当电容的充放电过程。电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来极间电容（结电容）BJT

6、的结构NPN型PNP型符号:三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度＞＞集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。--NNP发射区集电区基区发射结集电结ecb发射极集电极基极--PPN发射区集电区基区发射结集电结ecb发射极集电极基极NPN晶体管的电流输运NPN晶体管的电流转换电子流空穴流双极晶体管直流电流增益1发射效率2基区输运系数3共基极直流电流增益4共射极直流电流增益5提高增益的途径影响晶体管直流特性的因素基区宽变效应随着Vce的增加，cb结耗尽层宽度随之变宽，使晶体管有效基区宽度Wb减小影响晶体管直流特性的因素大电流效应（

7、3）基区横向压降导致的电流集边效应晶体管的频率特性双极晶体管交流小信号电流增益共基极交流小信号电流放大倍数共射极交流小信号电流放大倍数晶体管的频率特性晶体管频率特性与晶体管结构参数的关系提高fT的途径：减小基区宽度；减小发射结和集电结面积；减小基区串连电阻；兼顾功率和频率特性的外延晶体管结构。晶体管的频率特性晶体管频率特性与晶体管结构参数的关系晶体管的频率特性特征频率与工作电流的关系在工作电流密度很大的情况下，晶体管内部会出现有效基区宽度扩展效应，使有效汲取宽度变大，基区渡越时间增大，导致特征频率下降。为了描述特征频率随电流增大而下降的现

8、象，在晶体管模型中引入模型参数ITF。体管的频率特性最高振荡频率为了表示晶体管具有功率放大作用的频率极限，使晶体管功率增益下降为1的频率称为最高振荡频率。如果用晶体管组成振荡器，降输出功率群不