半导体器件与工艺总复习7章.ppt

第 5 章 双极型晶体管及相关器件 ? 双极型晶体管的工作原理； ? 双极型晶体管的电流增益和工作模式； ? 双极型晶体管的截止频率与开关时间； 1. 晶体管的类型 p-n-p 晶体管和 n-p-n 晶体管 共基极组态 : 基极被输入和输出电路所共用。 2 电流增益 I E = I EP + I En I C = I CP + I Cn I B = I E – I C α 0 =γα T I C = α 0 I E + I CB0 3. 双极型晶体管的静态特性 五点假设： ① 晶体管各区域浓度为均匀掺杂； ② 基区中的空穴漂移电流和集基极反向饱和电流可以忽略； ③ 载流子注入属于小注入； ④ 耗尽区无产生 - 复合电流； ⑤ 晶体管中无串联电阻。 4. 基极区域 n exp( )(1 )= (0)(1- ) EB n no qV x x p x p p kT W W ? ? （ ） 5. 发射极和集电极区域 [exp 1]exp , - EB E E EO EO E E qV x x n x n n x x kT L ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ） （ ） exp( ) E C CO CO C C x x n x n n x x L ? ? ? ? （ ） = ， 6. 放大模式下理想晶体管的电流 0 0 ( ) exp( ) p n n EB Ep p x qAD p dp qV I A qD dx W kT ? ? ? ? 0 ( ) exp( ) p n n EB Cp p x W qAD p dp qV I A qD dx W kT ? ? ? ? 0 ( ) [exp( ) 1] E E E E EB En E x x E dn qAD n qV I A qD dx L kT ?? ? ? ? ? 0 ( ) C C C C Cn C x x C dn qAD n I A qD dx L ? ? ? ? 7. 工作模式 ? 放大模式： 射基结正，集基结反 ? 饱和模式： 两结都正向偏压。极小的电压就产生极大 的输出电流，晶体管处于导通状态 ( 开关短路 ) 。 ? 截止模式： 两结都反向偏压。 p n (0)= p n (W)=0 ，晶体管 处于开路状态 ( 关闭 ) 。 ? 反转模式： 射基结反，集基结正。也称反放大模式， 晶体管的集电极用作发射极，发射极用作集电极。 8. 共基与共射组态下的电流 - 电压特性 输出电流 - 电压特性 输出电流 - 电压特性 0 0 0 1 1 CBO C B I I I ? ? ? ? ? ? ? 0 0 0 1 C B I I ? ? ? ? ? ? ? ? 0 0 , 1 CBO CEO C B CEO I I I I I ? ? ? ? ? ? 所以： 共射电流增益 : 9. 双极型晶体管的频率响应与开关特性 截止频率 0 1+j( / ) f f ? ? ? ? 共基截止频率： f α 0 = 1- 1+j( / ) f f ? ? ? ? ? ? 共射截止频率： f β 0 =(1- ) f f ? ? ? 特征频率 f T =(2 πτ T ) -1 当 ， f = f T 为特征频率： ? ? 2 0 0 0 0 1 1 T f f f f ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? =1 ? 第 6 章 MOSFET 及相关器件 ? MOS 二极管的阈值电压与反型条件 ? MOSFET 的基本特性 ? MOSFET 尺寸按比例缩小与短沟道效应的关系 ? 低功率 CMOS 逻辑结构 ? MOS 存储器结构 1. MOS 二极管 ? 在实际应用中， MOS 二极管是先进集成电路中最重 要的 MOSFET 器件的枢纽． 2. 理想 MOS 二极管的定义 ? 在零偏压时，金属功函数 q ? m 与半导体功函数 q ? s 的能级 差为零或 功函数差 q ? ms 为零， 即在无外加偏压之下其能 带是平的 ( 称为平带状况 ) ． ? 在任意的偏压之下，二极管中的电荷仅位于半导体之中， 且与邻近氧化层的金属表面电荷量大小相等，但极性相 反； ? 在直流偏压下，无载流子通过氧化层，亦即 氧化层的电阻 值为无穷大 。 理想 MOS 二极管偏压为正或负时，半导体表面 可能会出现的三种状况． 对 p 型半导体：空穴积累，耗尽，反型，强反型；