半導(dǎo)體器件習(xí)題課ppt課件

1、半導(dǎo)體器件習(xí)題半導(dǎo)體器件習(xí)題PN結(jié)和三極管結(jié)和三極管田野田野3月月14日作業(yè)日作業(yè)l1、討論影響共射極電流增益的因素；l2、比較多晶硅發(fā)射極晶體管與擴(kuò)散晶體管的優(yōu)越性。1、討論影響共射極電流增益的因素、討論影響共射極電流增益的因素l l出現(xiàn)在P278表10.3l其中NB、NE為基極、發(fā)射極摻雜濃度DB、DE為基極、發(fā)射極少子擴(kuò)散系數(shù)、xB、xE為中性基極、發(fā)射極寬度，LB為基區(qū)少子擴(kuò)散長(zhǎng)度，Jr0、Js0為零偏復(fù)合電流和飽和電流密度20BEBBEBEB01NDxx1+expNDx2 L2rBEsJeVJkT1、討論影響共射極電流增益的因素、討論影響共射極電流增益的因素l l lxBE是B-E結(jié)

2、耗盡層寬度，nB0熱平衡時(shí)基區(qū)少子濃度00200ln1NPDDFFiqVnppnk TnpN NAqVEEk TnD nD pJqeLL1、討論影響共射極電流增益的因素、討論影響共射極電流增益的因素l愛因斯坦關(guān)系：l lP127表5.2l記住Si材料中T=300K時(shí)典型遷移率，表中所給出的是體內(nèi)的遷移率，提問(wèn)：體內(nèi)的遷移率大還是體外的遷移率大？nnppDkTeDkTe1、討論影響共射極電流增益的因素、討論影響共射極電流增益的因素l l 載流子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中主要受到兩種散射：電離雜質(zhì)散射、聲學(xué)波散射，詳細(xì)可以參閱P1233/23/2111LILSITTN2、比較多晶硅發(fā)射極晶體管與擴(kuò)散晶體管、比較

3、多晶硅發(fā)射極晶體管與擴(kuò)散晶體管 的優(yōu)越性的優(yōu)越性l集成電路原理與設(shè)計(jì)P66l采用常規(guī)SBC結(jié)構(gòu)的雙極型晶體管在發(fā)展中遇到兩個(gè)問(wèn)題：一、縱向尺寸按比例縮小時(shí)，當(dāng)xjE縮小到200nm以下時(shí)，xjE小于發(fā)射區(qū)中少子的擴(kuò)散長(zhǎng)度，這將導(dǎo)致基極電流增大，增益下降；二、基區(qū)寬度的減少，又導(dǎo)致穿通現(xiàn)象的發(fā)生，解決穿通問(wèn)題我們一般增加基區(qū)的摻雜濃度，但這會(huì)引起增益下降。2、比較多晶硅發(fā)射極晶體管與擴(kuò)散晶體管、比較多晶硅發(fā)射極晶體管與擴(kuò)散晶體管 的優(yōu)越性的優(yōu)越性l因此采用多晶硅發(fā)射極結(jié)構(gòu)，因?yàn)橥葥诫s濃度下，其電流增益提高了310倍。因此可以保證在同等增益的情況下，提高基區(qū)摻雜濃度，克服了穿通現(xiàn)象。2、比較多晶

4、硅發(fā)射極晶體管與擴(kuò)散晶體管、比較多晶硅發(fā)射極晶體管與擴(kuò)散晶體管 的優(yōu)越性的優(yōu)越性l其他優(yōu)點(diǎn)：l一、采用多晶硅作發(fā)射極，離子注入慘雜形成發(fā)射區(qū)時(shí)，粒子打在多晶硅上，避免了硅表面損傷和缺陷的殘生，實(shí)現(xiàn)了完美注入l二、多晶硅形成良好淺結(jié)的同時(shí)還形成了歐姆接觸和發(fā)射極引線第十章作業(yè)第十章作業(yè)l10.1均勻摻雜的n+p+n型雙極晶體管，處于熱平衡狀態(tài)。（a畫出其能帶圖，（b畫出器件中的電場(chǎng)，（c晶體管處于正向有源區(qū)時(shí)，反復(fù)a和b）。第十章作業(yè)第十章作業(yè)l10.5a一個(gè)雙極晶體管工作于正向有源區(qū)，基極電流iB=6.0A，集電極電流iC=6.0A。計(jì)算，和iE。對(duì)于iB=50A，iC=2.65mA，反復(fù)a）

5、。10. 5第十章作業(yè)第十章作業(yè)l10.8一個(gè)均勻摻雜的npn型硅雙極晶體管工作于正向有源區(qū)，B-C結(jié)加反偏電壓3V?；鶇^(qū)寬度為1.10m。晶體管的摻雜濃度為NE=1017cm-3，NB=1016cm-3，NC=1015cm-3。（aT=300K時(shí)，B-E結(jié)電壓為何值時(shí)，x=0處的少子濃度是多子濃度的10%？（b在該偏置下，確定x=0出的少子濃度。（c計(jì)算中性區(qū)寬度。復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)lPN結(jié)是將同種半導(dǎo)體材料的N型和P型兩部分緊密結(jié)合在一起，在交界處形成一個(gè)結(jié)，即稱為PN結(jié)，為實(shí)現(xiàn)“緊密接觸一般采用合金法、擴(kuò)散法、外延生長(zhǎng)法和離子注入法l結(jié)的兩邊載流子相差懸殊會(huì)發(fā)生擴(kuò)散，形成一個(gè)N區(qū)為正，P

6、區(qū)為負(fù)的電偶極層，產(chǎn)生又N區(qū)指向P區(qū)的自建電場(chǎng)，此電場(chǎng)的作用是阻止載流子進(jìn)一步相互擴(kuò)散。復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)l所產(chǎn)生的電勢(shì)差稱為自建電勢(shì)差，其作用是對(duì)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成勢(shì)壘，使載流子通過(guò)結(jié)的凈流動(dòng)為零，達(dá)到平衡。這個(gè)勢(shì)壘的存在使整個(gè)結(jié)構(gòu)在結(jié)區(qū)形成能帶彎曲，其彎曲高度稱為勢(shì)壘高度，它恰恰補(bǔ)償了原來(lái)兩邊半導(dǎo)體中費(fèi)米能級(jí)的高度差，使兩邊達(dá)到等高的同意費(fèi)米能級(jí)。l勢(shì)壘高度02lnNPDDFFiN NAqVEEk Tn復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)lPN結(jié)總電流肖克萊方程）l l肖克萊方程是在理想PN結(jié)條件下導(dǎo)出的，它只是揭示了PN結(jié)導(dǎo)電性質(zhì)的基本原理。但實(shí)際的PN結(jié)與它有差異，主要是因?yàn)闆]有考慮以下效應(yīng)1表面效應(yīng)

7、2勢(shì)壘區(qū)中的載流子產(chǎn)生和復(fù)合3大注入效應(yīng)4串聯(lián)電阻效應(yīng)0001qVnppnk TnpD nD pJqeLL復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-PN結(jié)結(jié)第十章作業(yè)第十章作業(yè)l10.8一個(gè)均勻摻雜的npn型硅雙極晶體管工作于正向有源區(qū)，B-C結(jié)加反偏電壓3V。基區(qū)寬度為1.10m。晶體管的摻雜濃度為NE=1017cm-3，NB=1016cm-3，NC=1015cm-3。（aT=300K時(shí)，B-E結(jié)電壓為何值時(shí)，x=0處的少子濃度是多子濃度的10%？（b在該偏置下，確定x=0出的少子濃度。（c計(jì)算中性

8、區(qū)寬度。10. 810. 810. 810. 810. 810. 8復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-肖克萊方程肖克萊方程復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)-肖克萊方程肖克萊方程第十章作業(yè)第十章作業(yè)l10.34一個(gè)均勻摻雜的pnp型硅雙極晶體管，其參數(shù)為NE=1018cm-3，NB=1016cm-3，NC=1015cm-3。T=300K。冶金結(jié)基區(qū)寬度為1.2 m。DB=10cm2/s，B0=510-7s。假設(shè)基區(qū)中的少子空穴按線性分布。VEB=0.625V。（a計(jì)算VBC=5V， VBC=10V ， VBC=15V三種情況下基區(qū)中的空穴擴(kuò)散電流密度。（b估計(jì)厄爾利電壓。10. 3410. 34(8.110)(P214例8.7)10. 3410. 3410. 3410. 3410. 34NoImagel1. 某一晶體管，它的基區(qū)摻雜濃度從pp(0)=21017/cm3 到pp(WB)=21014/cm3線性變化，其中，WB=0.4ml(1)計(jì)算x=WB/2處，由于載流子濃度梯度產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。l(2)計(jì)算這種結(jié)構(gòu)的基區(qū)Gummel數(shù)。l2. 下圖給出基極某偏置條件下Si-npn晶體管基區(qū)電子密度分