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1、学院：物理与微电子科学学院专业班级：电科一班指导老师：曾云学生：白玉蓉学号：20081120101一、课程设计任务及目的：本次课程设计的目的是要求我们在掌握了足够的晶体管的理论与制造工艺的基础上，发挥动手与实践能力，设计出一种符合要求的乂极型晶体管，以达到学以致用的目的。本次设计主要思路是根据给定的晶体管电学参数的设计指标，完成晶体管的纵、横向结构参数设计，制定实施工艺方案，并对各参数进行检测等，通过完成以上各个过程，加深对晶体管原理与制作工作的了解和掌握。二、设计要求：要设计制作晶体管的主要参数如下：Pc(mW)bvCBO(V)Ic(m
2、A)hFEZIC(mA)fT(MHz)【CBO(“A)(ns)lof(ns)40A502A50/1A3()0.5三、晶体管电学参数的主要影响因素双极晶体管的电学参数可分为直流参数，交流参数和极限参数三大类。1、直流参数1）反向电流Iebo,Icbo,Iceo主耍与寿命工、空间电荷区宽度有关2）饱和压降Vces：主要与口和G有关3）正向压降Vbe：主要由m决定4）电流增益3（a）：主要与Wb，Nb,Ne有关2、交流参数1）输入、输出电容c2）特征频率fT:由传输延迟时间％，还与Ac.Tb>TC和5决定3）基区电阻rb4）功率增益Kp：主要由
3、fT,CC和rb决定。5）开关吋间ton,toff：主要与Ae,Ac,基区和集电区少子寿命讶口集电区厚度Wc决定；6）噪声系数Nf：王要由民和fir决定3、极限参数1）击穿电压BVebo,BVcbo,BVceo：BVceo和BVCBo主要由Nc>Wc和Xjc决定;BVebo主要由发射结边界的基区表面浓度决定。2）最大电流ICM：与发射极总周长Le、集电区朵质浓度Nc有关，或与Wb、Nb有关。3）最大耗散功率PCM:主要与热电阻R「有关4）二次击穿功率PSB5）热阻RT6）最高结温TjSbN（双极型晶体管结构图）四、晶体管的纵向参数设计：纵
4、向结构设计的任务有两个：首先是选取纵向尺寸，即决定衬底厚度W（、集电区厚度Wc、基区厚度Wb、扩散结深Xje和务。等；笫二个是确定纵向杂质浓度和杂质分布，即确定集电区杂质浓度Nc、衬底朵质浓度Nsub、表面浓度Nes,Nbs以及基区朵质浓度分布Nb（咒）等。1、各区掺杂浓度的计算对于Si器件击穿电压为V,=6xlOI3（^cP由此可得集电区杂质浓度为:7抚f由要求可知BVcbo=50V,带入上式可得:=1.28X,一般的晶体管各区的浓度要满足Ne>Nb>,取:Ne=100BiNe=10Nc,即各区的杂质浓度为:1.28X,1.28X由少子
5、迁移率与杂质浓度的关系图（如右）可知由公式知，少子的扩散系数:图4J4300K时错.硅、础化俅迁移率与杂质浓度旳关系罟Uc=0“6“020=込呼rKTcnewoca8OCin?Dr=-^-Up=0.026x300=7.—-—rKT门a—c86cm2Dj=Uj=0.026x110=2.—-—S^S25阁521Psi屮池rm旷的wt艮mt龙:的兀系IO_—.—^22、IW1<^>IO^IQ1'■<>-IOW,IO*IVIO*阁5-22nPSi中少Belt鴻ITF穴的好命相扩敵长度y结般度曲光車得曲15由公式：少子扩散长度为:2、集电区厚度的计
6、算1）集电区厚度的最小值集电区厚度的最小值由击穿电压决定。通常为了满足击穿电压的要求，集电区厚度Wc必须大于击穿电压吋的耗尽层宽度，即Wc>XmB（XmB是集电区临界击穿时的耗尽层宽度）。对于高压器件，在击穿电压附近，集电结可用突变结耗尽层近似，因而2x8.85x叫〉仆途T2.258um即集电区厚度最小值为2.258um2）集电区厚度的最大值WC的最大值受串联电阻ms的限制，增大集电区厚度会使串联电阻res增加，饱和压降Vces增大o3、基区宽度的计算（1）基区宽度的最大值对于低频管，与基区宽度有关的主要电学参数是卩，因此低频器件的基区宽
7、度最大值由卩确定。当发射效率仟1时，电流放大系数有如下关系：设计过程中取九=4。由公式求得基区宽度的最人值为:二二23.40um由此可看出，电流放大系数B要求愈高，则基区宽度愈窄。因此,在满足卩要求的前提下，可以将基区宽度选的宽一些，使电流在传输过程中逐渐分散开，以提高二次击穿耐量。(2)基区宽度的最小值为了保证器件正常工作，在正常工作电压下基区绝对不能穿通。因此，对于高耐压器件，基区宽度的最小值由基区穿通电压决定。对于均匀基区晶体管，当集电结电压接近雪崩击穿时，基区一侧的耗尽层宽度为：2'o'sN°dv/12将数据代入其X』俱心+N严"
8、中求得：0.215um则由上述计算可知基区宽度的范围为：0.215um
