复习半导体物理ppt课件.ppt

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1、半导体集成电路MOS晶体管的动作MOS晶体管实质上是一种使电流时而流过，时而切断的开关n+n+P型硅基板栅极（金属）绝缘层（SiO2）半导体基板漏极源极N沟MOS晶体管的基本结构源极(S)漏极(D)栅极(G)MOSFET的基本结构VG=0VS=0VD=0栅极电压为零时，存储在源漏极中的电子互相隔离VGS>0时，沟道出现耗尽区，至VGS>VTH时，沟道反型，形成了连接源漏的通路。++++++++VGVD电流SVDS较小时，沟道中任何一处电压的栅－沟道电压都大于阈值电压，随着VDS的增大，电场强度增大，电子漂移速度增大，因此电流随着VD

2、S的增大而增大。（线性区，非饱和区）随着VDS进一步增大至VDS>=VGS-VTH(即VGD

3、NPECB当发射结正偏（VBE>0)，集电结反偏（VBC<0)时，为正向工作区。电子流空穴流Ie=Ic+Ib令则共基极短路电流增益共射极短路电流增益正向工作区发射结正偏，发射极发射电子，在基区中扩散前进，大部分被集电极反偏结收集：(接近于1）具有电流放大作用：当发射结正偏（VBE>0)，集电结也正偏（VBC>0)时(但注意，VCE仍大于0)，为饱和工作区。NNPECB1.发射结正偏，向基区注入电子，集电结也正偏，也向基区注入电子（远小于发射区注入的电子浓度），基区电荷明显增加（存在少子存储效应），从发射极到集电极仍存在电子扩散电流，

4、但明显下降。2.不再存在象正向工作区一样的电流放大作用，即不再成立。3.对应饱和条件的VCE值，称为饱和电压VCES，其值约为0.3V，深饱和时VCES达0.1～0.2V。当VBC>0，VBE<0时，为反向工作区。工作原理类似于正向工作区，但是由于集电区的掺杂浓度低，因此其发射效率低，很小（约0.02）。当发射结反偏（VBE<0),集电结也反偏（VBC<0)时，为截止区。NNPECB反向工作区集成双极晶体管的有源寄生效应C(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)双极晶体管的四种工作状态VBEVBC饱和区反向工作区截止区正向工作

5、区(正偏)(反偏)(正偏)(反偏)ppnnIEECSIBICISI1I2I3V1V2V3双极集成电路等效电路CBEpn+n-epin+n+-BLP-SiP+P+SC(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)等效电路隐埋层作用：1.减小寄生pnp管的影响2.减小集电极串联电阻衬底接最低电位VBEVBC饱和区反向工作区截止区正向工作区(正偏)(反偏)(正偏)(反偏)集成双极晶体管的有源寄生效应C(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)NPN管工作于正向工作区和截止区的情况VBC<0npn管VEB_pnp<0VS=0VCB_pnp<

6、0截止正向工作区和截止区寄生晶体管的影响可以忽略pnp管VEB_pnp=VBC_npn>0VS=0VCB_pnp<0pnp管VBC>0npn管VBE<0集成双极晶体管的有源寄生效应C(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)NPN管工作于反向工作区的情况正向工作区反向工作区寄生晶体管对电路产生影响VBEVBC饱和区反向工作区截止区正向工作区(正偏)(反偏)(正偏)(反偏)VEB_pnp=VBC_npn>0VS=0VCB_pnp<0pnp管VBC>0npn管饱和工作区VBE>0集成双极晶体管的有源寄生效应C(n)B(p)E(n+)n

7、pnpnpS(p)NPN管工作于饱和工作区的情况正向工作区寄生晶体管对电路产生影响VBEVBC饱和区反向工作区截止区正向工作区(正偏)(反偏)(正偏)(反偏)常用集成电阻器基区扩散电阻发射区扩散电阻、埋层扩散电阻基区沟道电阻、外延层电阻离子注入电阻多晶硅电阻、MOS电阻氧化膜pnnP型扩散层（电阻）基区扩散电阻（Rs=100-200/)Rs为基区扩散的薄层电阻L、W为电阻器的长度和宽度端头修正拐角修正因子横向扩散修正因子薄层电阻值Rs的修正小阻值电阻可采用胖短图形一般阻值电阻可采用瘦长图形对大阻值电阻可采用折叠图形VCCLw集成电路

8、中的无源元件2电容导电层绝缘层氧化膜pN+平板型电容双极集成电路中的MOS电容器铝电极N-epitox=100nm时，CA=3.45e-4pF/um230pF需约0.1mm2特点：1.单位面积电容值较小2.击穿电压BV较高（大于50V