《半导体器件与工艺》ppt课件

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1、双极型晶体管哈尔滨工程大学微电子学半导体器件与工艺双极型晶体管晶体管的基本结构和分类双极型晶体管晶体管的制造工艺和杂质分布双极型晶体管晶体管的制造工艺和杂质分布双极型晶体管晶体管的制造工艺和杂质分布双极型晶体管晶体管的制造工艺和杂质分布双极型晶体管均匀基区晶体管和缓变基区晶体管均匀基区晶体管的基区杂质是均匀分布的，载流子在基区内的传输主要靠扩散机理进行，又称扩散型晶体管。缓变基区晶体管的基区杂质是缓变的，载流子在基区内的传输除了靠扩散运动外，还存在漂移运动且往往以漂移运动为主，又称漂移型晶体管。双极型晶体管晶体管的电流

2、放大原理假设条件：①发射区与集电区宽度远大于少子扩散长度，基区宽度远小于少子扩散长度。②发射区与集电区电阻率足够低，外加电压全部降落在势垒区，势垒区外无电场。③发射结和集电结空间电荷区宽度远小于少子扩散长度，且不存在载流子的产生与复合。④各区杂质均匀分布，不考虑表面的影响，且载流子仅做一维传输。⑤小注入，即注入的非平衡少子浓度远小于多子浓度。⑥发射结和集电结为理想突变结，且面积相等。双极型晶体管平衡晶体管的能带和载流子的分布双极型晶体管非平衡晶体管的能带和载流子的分布双极型晶体管晶体管载流子的传输双极型晶体管晶体管载流

3、子的传输⑴发射结正向偏置—发射电子⑵载流子在基区的传输与复合⑶集射结反向偏置—收集电子晶体管的直流电流放大系数晶体管电流放大系数和电流放大能力（1）共基极直流电流放大系数表征从发射极输入的电流中有多大比例传输到集电极成为输出电流，或者说由发射极发射的电子有多大比例传输到了集电极。共基极接法的晶体管不能放大电流，但由于集电极允许接入阻抗较大的负载，所以仍能够获得电压放大和功率放大。晶体管电流放大系数和电流放大能力（2）共射极直流电流放大系数共发射极电路是用去控制以实现电流放大的。晶体管的直流电流放大系数晶体管电流放大系数

4、和电流放大能力（3）与的关系晶体管的直流电流放大系数晶体管电流放大系数和电流放大能力（4）晶体管具有放大能力所满足的条件（以NPN管为例）①发射区高掺杂，能发射大量电子；②基区低掺杂且基区宽度窄，减少电子的复合损失；③发射结正向偏置，发射电子；④集射结反向偏置，收集电子。晶体管的直流电流放大系数晶体管的直流电流放大系数均匀基区晶体管电流放大系数晶体管的直流电流放大系数均匀基区晶体管电流放大系数为什么总是小于？主要原因在于发射极发射的电子在传输到集电极的过程中，有两个阶段电子会损失：一是发射区的电于与来自基区的少子空穴的

5、复合损失，该复合形成了空穴电流；一是电子在穿越基区往集电结扩散的过程中，与基区中空穴的复合损失，形成体内复合电流。晶体管的直流电流放大系数均匀基区晶体管电流放大系数为了表征两个阶段电子损失的比例大小，再定义两个参量：发射效率：基区输运系数：晶体管的直流电流放大系数缓变基区晶体管电流放大系数发射效率：基区输运系数：晶体管的直流电流放大系数1.在N型硅片上经硼扩散后，得到集电结结深，有源基区方块电阻，再经磷扩散后，得发射结结深，发射区方块电阻。设基区少子寿命，基区少子扩散系数扩散系数，基区自建场因子，试求该晶体管的电流放大

6、系数与分别为多少？晶体管的直流电流放大系数2.在基区掺杂浓度随距离按指数式变化的缓变基区晶体管中，基区自建电场强度为常数。如果基区宽度为0.3的晶体管中存在500的均匀基区自建电场，基区中靠近发射结一侧的掺杂浓度是，试问基区中靠近集电结一侧的掺杂浓度为多少？①提高发射区掺杂浓度，增大正向注入电流；②减小基区宽度，减少复合电流；③提高基区杂质分布梯度，以提高电场因子；④提高基区载流子寿命和迁移率，以增大载流子的扩散长度。晶体管的直流电流放大系数晶体管基区宽变效应晶体管的直流电流放大系数习题1在材料种类相同、掺杂浓度分布相

7、同、基区宽度相同的条件下、PNP晶体管和NPN晶体管相比，哪种晶体管的发射结注入效率较大？哪种晶体管的基区输运系数较大？影响晶体管的直流电流放大系数的因素发射结空间电荷区复合对电流放大系数的影响影响晶体管的直流电流放大系数的因素发射区重掺杂对电流放大系数的影响影响晶体管的直流电流放大系数的因素基区宽变效应对电流放大系数的影响影响晶体管的直流电流放大系数的因素温度对电流放大系数的影响晶体管的直流伏安特性曲线（共基极）晶体管的直流伏安特性曲线（共射极）两种组态输出特性曲线比较电流放大系数的差别增大对电流放大系数的影响减小对

8、输出电流的影响晶体管的穿通电压（基区穿通）晶体管的穿通电压（外延层穿通）外延层穿通所决定的击穿电压外延层厚度3.已知某硅NPN均匀基区晶体管的基区宽度，基区掺杂浓度，集电区掺杂浓度，试求当、时电流放大系数如何变化并计算厄尔利电压。晶体管的直流电流放大系数4.某厂在试制晶体管时，由于不注意清洁卫生，在高温扩散时引入了金、镍等杂质，结