半導(dǎo)體器件原理與工藝(器件)1

半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)pn結(jié)BJTMOSFETJFET/MESFET微電子學(xué)研究領(lǐng)域半導(dǎo)體器件物理集成電路工藝集成電路設(shè)計(jì)和測(cè)試微電子學(xué)發(fā)展的特點(diǎn)向高集成度、低功耗、高性能高可靠性電路方向發(fā)展與其它學(xué)科互相滲透，形成新的學(xué)科領(lǐng)域：光電集成、MEMS、生物芯片半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)半導(dǎo)體中的缺陷點(diǎn)缺陷弗侖克爾缺陷肖特基缺陷線缺陷位錯(cuò)電子：帶負(fù)電的導(dǎo)電載流子，是價(jià)電子脫離原子束縛后形成的自由電子，對(duì)應(yīng)于導(dǎo)帶中占據(jù)的電子空穴：帶正電的導(dǎo)電載流子，是價(jià)電子脫離原子束縛后形成的電子空位，對(duì)應(yīng)于價(jià)帶中的電子空位電子濃度空穴濃度其中NC、NV分別為等效態(tài)密度，Ef為費(fèi)米能級(jí)半導(dǎo)體中的載流子半導(dǎo)體、絕緣體和導(dǎo)體半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)PN結(jié)BJTMOSFETJFET/MESFET簡(jiǎn)介突變結(jié)耗盡區(qū)的電場(chǎng)與電勢(shì)分布耗盡近似Possion方程：電場(chǎng)分布積分一次：

(x)-xpxn電勢(shì)分布由微分方程：邊界條件：設(shè)在-xp處V=0xn處V=Vbi再積分一次：電勢(shì)分布N型側(cè)，X=0處，有耗盡層寬度電場(chǎng)隨x線性變化，在x=0時(shí)達(dá)最大值：耗盡層寬度VA0條件下的突變結(jié)外加電壓全部降落在耗盡區(qū)，VA大于0時(shí)，使耗盡區(qū)勢(shì)壘下降，反之上升。即耗盡區(qū)兩側(cè)電壓為Vbi-VA上面的公式中，將Vbi換成Vbi-VA反偏PN結(jié)反偏電壓能改變耗盡區(qū)寬度嗎？線性緩變結(jié)線性緩變結(jié)-1令V(-W/2)=0,進(jìn)一步解出最大電場(chǎng)空間電荷區(qū)寬度定量方程基本假設(shè)P型區(qū)及N型區(qū)摻雜均勻分布，是突變結(jié)。電中性區(qū)寬度遠(yuǎn)大于少于擴(kuò)散長(zhǎng)度。冶金結(jié)為面積足夠大的平面，不考慮邊緣效應(yīng)，載流子在PN結(jié)中一維流動(dòng)?？臻g電荷區(qū)寬度遠(yuǎn)小于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度,不考慮空間電荷區(qū)的產(chǎn)生—復(fù)合作用。P型區(qū)和N型區(qū)的電阻率都足夠低，外加電壓全部降落在過(guò)渡區(qū)上。邊界條件歐姆接觸邊界耗盡層邊界(pn結(jié)定律)耗盡層邊界P型一側(cè)PN耗盡層邊界(續(xù))N型一側(cè)耗盡層邊界處非平衡載流子濃度與外加電壓有關(guān)準(zhǔn)中性區(qū)載流子濃度理想二極管方程求解過(guò)程準(zhǔn)中性區(qū)少子擴(kuò)散方程求Jp(xn)求Jn(-xp)J=Jp(xn)+Jn(-xp)理想二極管方程(1)新的坐標(biāo):邊界條件:-xpxn0xX’空穴電流一般解電子電流P型側(cè)PN結(jié)電流空間電荷區(qū)的產(chǎn)生與復(fù)合正向有復(fù)合電流反向有產(chǎn)生電流空間電荷區(qū)的產(chǎn)生與復(fù)合-1反向偏置時(shí),正向偏置時(shí),計(jì)算比較復(fù)雜VA愈低，IR-G愈是起支配作用VAVbi時(shí)的大電流現(xiàn)象串聯(lián)電阻效應(yīng)q/kTLog(I)VAVAVbi時(shí)的大電流現(xiàn)象-1大注入效應(yīng)大注入是指正偏工作時(shí)注入載流子密度等于或高于平衡態(tài)多子密度的工作狀態(tài)。pn≥nnoVAVbi時(shí)的大電流現(xiàn)象-2VAVbi時(shí)的大電流現(xiàn)象-3VA越大,電流上升變緩雪崩倍增擊穿一個(gè)載流子的產(chǎn)生雪崩擊穿條件雪崩擊穿電壓與摻雜濃度的關(guān)系耗盡層中達(dá)到臨界電場(chǎng)時(shí),將發(fā)生擊穿擴(kuò)散結(jié)結(jié)深對(duì)擊穿電壓的影響結(jié)的形狀平面結(jié)柱面結(jié)球面結(jié)改善措施深結(jié)擴(kuò)散磨角法形成臺(tái)面結(jié)分壓環(huán)表面狀態(tài)對(duì)擊穿電壓的影響兩種擊穿的區(qū)別摻雜濃度的影響外因如光照、離子轟擊引起空間電荷區(qū)的電子、空穴增加，產(chǎn)生倍增效應(yīng)溫度的影響隧道效應(yīng)具有負(fù)溫度系數(shù)雪崩擊穿具有正溫度系數(shù)PN結(jié)二極管的等效電路小信號(hào)加到PN結(jié)上~+-vaVA+-PNRsGC反向偏置結(jié)電容也稱勢(shì)壘電容或過(guò)渡區(qū)電容反向偏置結(jié)電容-1反向偏置結(jié)電容-2耗盡近似下線性緩變結(jié)的空間電荷區(qū)電荷總量PN結(jié)的開(kāi)關(guān)特性理想開(kāi)關(guān)電路RFRRVFVRvA(t)i(t)-0.1IR-IRIFtstrri(t)tvA(t)t小結(jié)瞬態(tài)關(guān)斷特性