【正文】 單結(jié)晶體管 ? 晶閘管 單結(jié)晶體管和晶閘管 單結(jié)晶體管和晶閘管 ? 根據(jù) PN結(jié)外加電壓時的工作特點 ,還可以由 PN結(jié)構(gòu)其它類型的三端器件 .本節(jié)將介紹利用一個 PN結(jié)構(gòu)成的具有負阻特性的器件 單結(jié)晶體管以利用三個 PN結(jié)構(gòu)成的大功率可控制整流器件 晶閘管 . ? 在一個低參雜的 N型硅棒上利用擴散工藝形成一個高參雜 P區(qū) ,在 P區(qū)與 N區(qū)接觸面形成 PN結(jié) ,就構(gòu)成單結(jié)晶體管 (UJT) ? 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 (a)所示 ,單結(jié)晶體管因有兩個基極 ,故也稱為雙基極晶體管 .其符號如圖 (b)所示 . ? 單結(jié)晶體管的等效電路如圖(c)所示 , ? 圖 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖和等效電路 二 .工作原理和特性曲線 ? 單結(jié)晶體管的發(fā)射電流IE與 eb1間電壓 UEB1的關(guān)系曲線稱為特性曲線 .特性曲線的測試電路如圖(a)所示 ,虛線筐內(nèi)單結(jié)晶體管的等效電路 . ? 單極晶體管的特性曲線如圖所示 ? 圖 單結(jié)晶體管特性曲線的測試 應(yīng)用舉例 ? 圖 管組成的振蕩電路 . ? 所為振蕩 ,是指在沒有輸入信號的情況下 ,電路輸出 一定頻率 \一定幅值的電壓或電流信號 . ? 由于充電時間常數(shù)遠大于放電時間常數(shù) ,當(dāng)穩(wěn)定振蕩時 ,電容上電壓的波形如圖 . ? 圖 單結(jié)晶體管組成的振蕩電路 晶閘管 ? 晶體閘流管簡稱晶閘管 ,也稱為硅可控元件 ,是由三個 PN結(jié)構(gòu)成的一種大功率半導(dǎo)體器件 ,多用于可控整流 \調(diào)壓等電路 ,也作為無觸點開關(guān) . ? 一 .結(jié)構(gòu)和等效模型 ? 常見的晶閘管外形有螺栓形和平板形 ,如圖 ? 圖 晶閘管的外形 二、工作原理 ? 當(dāng)晶閘管的陽極 A和陰極 C之間加正向電壓而控制極不加電壓時， J2處于反向偏置，管子不導(dǎo)通，稱為阻斷狀態(tài)。 ? 當(dāng)晶閘管的陽極 A和陰極 C之間加正向電壓而控制極和陰極加之間也加正向電壓時，如圖 ， J3處于導(dǎo)通狀態(tài)，兩只管子均進入飽和狀態(tài)，使晶閘管完全導(dǎo)通，這個過程稱為觸發(fā)導(dǎo)通過程。 ? 圖 晶閘管的工作原理 三、晶閘管的伏安特性 ? 以晶閘管的控制極電流IG為參數(shù)，陽極電流 I與 AC間電壓 u的關(guān)系稱為晶閘管的伏安特性，圖 伏安特性曲線。 ? u0時的伏安特性稱為正向特性。 ? u0時的伏安特性稱為反向特性。 ? 圖 晶閘管的伏安特性曲線 四、晶閘管的主要參數(shù) ? （ 1）額定正向平均電流 IF。 ? （ 2）維持電流 IB。 ? （ 3）觸發(fā)電壓 UG和觸發(fā)電流 Ig。 ? （ 4）正向重復(fù)峰值電壓UDRM。 ? （ 5）反向重復(fù)峰值電壓URRM。 ? 圖 流電路。 ? 圖 例 電路及波形圖 第一章 ? 集成電路制造工藝簡介 ? 集成雙極型管 ? 集成單極型管 ? 集成電路中元件的特點 集成電路中的元件 ? 集成電路就是采用一定的制造工藝，將晶體管、場效應(yīng)管、二極管、電阻、電容、等許多元件組成的具有完整功能的電路制作在同一塊半導(dǎo)體基片上，然后加以封裝所構(gòu)成的半導(dǎo)體器件。由于它的元件密度高、體積小、功能強、功耗低、外部連接及焊點少，從而大大提高了電子設(shè)備的可靠性和靈活性，實現(xiàn)了元件、電路與系統(tǒng)的緊密結(jié)合。 ? 本節(jié)將簡單介紹制造工藝，并說明集成電路中元件的構(gòu)成及特點。 在集成電路的產(chǎn)生過程中，在直徑為 3~10mm的硅晶片上，同時制造幾百甚至幾千個電路。人們稱整個硅晶片為基片，稱每一塊電路為管心，如圖 。基片制成后，再經(jīng)劃片、壓焊、測試、封裝后成為產(chǎn)品。圖（ a）（ b）所示為圓殼式集成電路的剖面圖及外形，圖（ c）、（ d）所示為雙列直插式集成電路的剖面圖外形。 ? 圖 集成電路的剖面圖及外形 一、幾個工藝名詞 ? （ 1）氧化：在溫度為 800~1200c的氧氣中使半導(dǎo)體表面形成 SiO2薄層，一防止外界雜質(zhì)的污染。 ? （ 2）光刻與淹模：制作過程中所需的版圖稱為淹模，利用照相制版技術(shù)將淹?？淘诠杵戏Q為光刻。 ? （ 3）擴散：在 1000c左右的爐溫下，將磷，砷或硼等元素的氣體引入擴散爐，經(jīng)一定時間形成雜質(zhì)濃度一定的 N型半導(dǎo)體或 P型半導(dǎo)體。 ? （ 4）外延：在半導(dǎo)體基片上形成一個與基片結(jié)晶軸同晶向的半導(dǎo)體薄層，稱為外延生長技術(shù)。 ? （ 5）蒸鋁：在真空中將鋁蒸發(fā)，沉積在硅片表面，為制造連線或引線作準(zhǔn)備。 二、隔離技術(shù) ? 雖然集成電路各元件均制作在一塊硅片上，但各元件之間是相互絕緣的。圖（ a）所示為制成集成電路的原始材料，第一步在 P型襯底上“氧化”生成 SiO2保護層 [見圖（ b） ]暴光部分變成聚合保持不變 [見圖（ c） ]，為擴散雜質(zhì)開出”窗口“ [見圖（ d） ]，從窗口“擴散”形成高摻雜的隱埋層 N+區(qū) [見圖（ e） ]，再次“氧化”形成 SiO2薄層 [見圖（ f） ]，二次光刻 [見圖（ g） ]，擴散窗口[見圖（ h） ]，隔離島 [見圖 i所示 ]。 ? 圖 PN結(jié)隔離的制造工藝 三、電路元件的制造工藝 ? 隔離島形成后，便可以在其中制造所需的元件了，制造過程與 PN結(jié)隔離的制造過程相同。圖 NPN型管的工藝流程與相應(yīng)的破面圖。 ? 利用類似的工藝過程可制成 PNP型管、場效應(yīng)管。 ? 圖 在 隔離島上制作 NPN型管的工藝流程及 剖面圖 ? 一、 PNP型管 PNP型管有襯底 PNP管和橫向 PNP管，其結(jié)構(gòu)如圖。 橫向 PNP管的載流子從發(fā)射區(qū)沿水平方向向集電區(qū)運動，故稱橫向管，利用橫向PNP管和縱向 NPN管復(fù)合而成既有足夠大的電流放大系數(shù)又耐壓較高的管子，從而構(gòu)成各方面性能俱佳的放大電路。 ? 圖 集成電路中的PNP型管 二、其它類型晶體管 ? 在制造 NPN型管時，若作多個發(fā)射區(qū)，則得到多發(fā)射極管，其結(jié)構(gòu)與符號見圖。 ? 在制作橫向 PNP型管時，若作多個集電區(qū)，則得到多集電極管，各集電極電流比決定于對應(yīng)的集電區(qū)面積之比，其結(jié)構(gòu)與符號見圖。 ? 圖 多發(fā)射極管的結(jié)構(gòu)與符號 圖 多集電極管的結(jié)構(gòu)與符號 ? 集成 MOS管的結(jié)構(gòu)與分立元件 MOS[見圖 （ a） ]的結(jié)構(gòu)完全相同，常采用 N溝道 MOS管與 P溝道 MOS組成的互補電路，其結(jié)構(gòu)與電路如圖 。CMOS電路功耗小、工作電源電壓范圍寬、輸入電流非常小、連接方便、是目前應(yīng)用最廣泛的集成電路之一。 ? 圖 CMOS電路 ? 與分立元件相比，集成電路中的元件有如下特點： ? 一、具有良好的對稱性。 ? 二、電阻與電容的數(shù)值有一定的限制。 ? 三、縱向晶體管的 β小，但 PN結(jié)耐壓高。 ? 四、用有源元件取代無源元件。由于叢向 NPN管占用硅片面積小且性能好，而電阻和電容占用硅片面積大且取值范圍窄，因此，在集成電路的設(shè)計中盡量多采用 NPN型管，而少用電阻和電容。