PN结击穿、BJT结构

1、Physics of Semiconductor DevicesPNPN结击穿结击穿双极结型晶体管的结构双极结型晶体管的结构2.10节、节、3.1节节Physics of Semiconductor DevicesPN结击穿机理： 齐纳击穿（Si中低于4V） 雪崩击穿（Si中大于6V） 热击穿PN结击穿Physics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor Devices雪崩击穿条件雪崩倍增因子Wdxxa01)(WdxxaM1)(11Physics of Semicondu

2、ctor Devices例题2-3 计算硅单边突变结的击穿电压WxBAam11expWxWxWx1.111Wdxxa01)(mmmBBBAWexp1exp1Physics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor Devices第三章第三章 双极结型晶体管双极结型晶体管Bipolar j

3、unction transistor, BJTBipolar junction transistor, BJT19471947年末，贝尔实验室的年末，贝尔实验室的W. Shockley, J. Bardeen, W. W. Shockley, J. Bardeen, W. H. BrattainH. Brattain发明了点接触晶体管；发明了点接触晶体管；19511951年，结型晶体管问世；年，结型晶体管问世；19701970年代，硅平面工艺制备晶体管；年代，硅平面工艺制备晶体管；19601960年代起，出现场效应晶体管，并逐渐成为主流。年代起，出现场效应晶体管，并逐渐成为主流。获得1956年

4、Nobel物理奖Physics of Semiconductor Devices四人两次获诺贝尔奖四人两次获诺贝尔奖 波兰裔法国物理学家、化学家居里夫人：因发现放射性物质和发现并提炼出镭和钋而荣获1903年的诺贝尔物理学奖和1911年的化学奖。美国物理学家巴丁：因发明世界上第一支晶体管和提出超导微观理论分获1956年和1972年诺贝尔物理学奖。美国化学家鲍林：因为将量子力学应用于化学领域并阐明了化学键的本质，致力于核武器的国际控制并发起反对核实验运动而荣获1954年的化学奖和1962年的和平奖。英国生物化学家桑格：因发现胰岛素分子结构和确定核酸的碱基排列顺序及结构而分获1958年和1980年的

5、诺贝尔化学奖。Physics of Semiconductor Devices3.1 3.1 双极结型晶体管的结构双极结型晶体管的结构emitter basecollectorPhysics of Semiconductor Devicesl Close enough that minority carriers interact (negligible recombination in base)BJT basically consists of two neighbouring pn junctions back to back:l For apart enough that deplet

6、ion regions dont interact (no “punchthrough”)Uniqueness of BJT: high current drivability per input capacitance fast excellent for analog and front-end communications applications.Physics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor Devices双极结型晶体管的工艺步骤（以双极结型晶体管的工艺步骤（以NPNNPN为例）：为例）：1 1、衬底制备；、衬底制备；

7、2 2、外延；、外延；3 3、一次氧化；、一次氧化；4 4、光刻硼扩散窗口；、光刻硼扩散窗口；5 5、硼扩散和二次氧化；、硼扩散和二次氧化；6 6、光刻磷扩散窗口；、光刻磷扩散窗口；7 7、磷扩散和三次氧化；、磷扩散和三次氧化；8 8、光发射极和基极接触孔；、光发射极和基极接触孔；9 9、蒸发铝；、蒸发铝；1010、在铝上光棵出电极图形。、在铝上光棵出电极图形。Physics of Semiconductor DevicesThe ”Planar Process” developed by Fairchild in the late 50s shaped the basic structure

8、 of the BJT, even up to the present day. Physics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor DevicesPhysics of Semiconductor DevicesModern BJTPhysics of Semiconductor DevicesBipolar TransistorModes of operationVCBSaturationForward activeCutoffInverted activeVEBPNPNPNSaturationForward ac