【正文】 件 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 晶體結(jié)構(gòu) 硅晶體的立體結(jié)構(gòu) 金剛石結(jié)構(gòu) Si、 Ge 硅晶體的平面結(jié)構(gòu) 第二章 半導體物理與器件 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 半導體的摻雜 ?雜 質(zhì) ？好 /壞 替位雜質(zhì)原子 間隙雜質(zhì)原子 個頭比較大 個頭比較小 要避免 Cu、 Na等 可利用 P、 B、 As等 第二章 半導體物理與器件 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 受 主 摻 雜 施 主 摻 雜 與硅結(jié)合后，剩一個施主電子，可提供為載流子（ donor） 與硅結(jié)合后少一個電子，從鄰近原子中奪一個價電子（ acceptor），硅晶體中產(chǎn)生了空穴載流子 P型半導體和 N型半導體 第二章 半導體物理與器件 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 電子和空穴 電子： Electron，帶負電的導電載流子，是價電子脫離原子束縛 后形成的自由電子，對應于導帶中占據(jù)的電子 空穴： Hole，帶正電的導電載流子，是價電子脫離原子束縛 后形成的電子空位，對應于價帶中的電子空位 室溫下： GaAs Si Ge 36 cm/102 ?310 cm/101 ?313 cm/101 ?第二章 半導體物理與器件 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 小結(jié) 半導體材料 半導體特性 半導體結(jié)構(gòu) 半導體摻雜 電子與空穴 施主與受主、 P型與 N型半導體 第二章 半導體物理與器件 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 半導體中的能帶 原子緊密結(jié)合在一起形成晶體時，由于相互作用，能級會交叉，展寬形成能帶。 ? 試比較平衡 pn結(jié) ,正向偏置 pn結(jié) ,反向偏置 pn結(jié)的特點 .說明其單向?qū)щ娦阅堋? ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 雙極晶體管的兩種形式 第二章 半導體物理與器件 (a)PNP型結(jié)構(gòu)與符號 (b)NPN型結(jié)構(gòu)與符號 B E C IB IE IC B E C IB IE IC 制成晶體管的材料可以為 Si或 Ge。 BJT主要用途是對變化的電流、電壓信號進行放大， 飽和模式和截止模式主要用于數(shù)字電路中。 UCE ?1V IB(?A) UBE(V) 20 40 60 80 UCE=0V UCE = ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 第二章 半導體物理與器件 晶體管的直流特性曲線 共發(fā)射極 i C ( m A )i B = 02 04 06 08 01 0 01 02 0ⅠⅢⅡU c e （ V ）III區(qū)域滿足 IC=?IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 第二章 半導體物理與器件 晶體管的反向電流與擊穿電壓 EB RB EC IC=ICE+ICBO?ICE B E C N N P IE ICBO IBE ICE ICBO：發(fā)射極開路時集電結(jié)反向飽和電流 ICEO ：基極開路時集電極與發(fā)射極在 VCC 反偏作用下的電流 ，稱為穿透電流。 21? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 第二章 半導體物理與器件 BJT特點 優(yōu)點 垂直結(jié)構(gòu) 與輸運時間相關的尺寸由工藝參數(shù)決定，與光刻尺寸關系不大 易于獲得高 fT 高速應用 整個發(fā)射結(jié)上有電流流過 可獲得單位面積的大輸出電流 易于獲得大電流 大功率應用 開態(tài)電壓 Vbe與尺寸、工藝無關 片間漲落小，可獲得小的電壓擺幅 易于小信號應用 模擬電路 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 第二章 半導體物理與器件 BJT特點 存在直流輸入電流，基極電流 功耗大 飽和區(qū)中存儲電荷上升 開關速度慢 開態(tài)電壓無法成為設計參數(shù) 設計 BJT的關鍵： 獲得盡可能大的 IC和盡可能小的 IB 缺點 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 第二章 半導體物理與器件 當代 BJT 特點：深槽隔離，多晶硅發(fā)射極 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 第二章 半導體物理與器件 小結(jié) 晶體管結(jié)構(gòu) 電流傳輸特性 工作模式 電流放大倍數(shù) 直流特性 擊穿特性 頻率特性 BJT特點 ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運 ? PN結(jié) ? 雙極晶體管 ? MOS場效應晶體管 第二章 半導體物理與器件 場效應管分類 場效應晶體管 結(jié)型場效應晶體管 （ JFET） 金屬－半導體場效應晶體管 （ MESFET） MOS 場效應 晶體管（ MOSFET） ? 導論 ? 半導體及其基本特性 ? 半導體中的載流子 ? 半導體的電導率和載流子輸運