平面晶体管
平面工艺是60年代发展起来的一种非常重要的半导体技术。该工艺是在Si半导体芯片上通过氧化、光刻、扩散、离子注入等一系列流程,制作出晶体管和集成电路。凡采用所谓平面工艺来制作的晶体管,都称为平面晶体管。
平面晶体管的基区一般都是采用杂质扩散技术来制作的,故其中杂质浓度的分布不均匀(表面高,内部低),将产生漂移电场,对注入到基区的少数载流子有加速运动的良好作用。所以平面晶体管通常也是所谓漂移晶体管。这种晶体管的性能**优于均匀基区晶体管。
传统的平面型晶体管技术,业界也存在两种不同的流派,一种是被称为传统的体硅技术(Bulk SI),另外一种则是相对较新的绝缘层覆硅(SOI)技术。平面Bulk CMOS和FD-SOI曾在22nm节点处交锋了。其中,Bulk CMOS是*****的,也是成本比较低的一种选择,因此它多年来一直是芯片行业的支柱。但随着技术的推进,Bulk CMOS晶体管容易出现一种被称为随机掺杂波动的现象。Bulk CMOS晶体管也会因此可能会表现出与其标称特性不同的性能,并且还可能在阈值电压方面产生随机差异。解决这个问题的一种方法是转向完全耗尽的晶体管类型,如FD-SOI或FinFET。
场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。芜湖晶体管供应
当芯片设计好了之后,就要制造出来,晶体管就是在晶圆上直接雕出来的,晶圆越大,芯片制程越小,就能切割出更多的芯片,效率就会更高。
举个例子,就好像切西瓜一样,西瓜更大的,但是原来是切成 3 厘米的小块,现在换成了 2 厘米,是不是块数就更多。所以现在的晶圆从 2 寸、4 寸、6 寸、8 寸到现在 16 寸大小。
制程这个概念,其实就是栅极的大小,也可以成为栅长,它的距离越短,就可以放下更多的晶体管,这样就不会让芯片不会因技术提升而变得更大,使用更先进的制造工艺,芯片的面积和功耗就越小。但是我们如果将栅极变更小,源极和漏极之间流过的电流就会越快,工艺难度会更大。
芯片制造共分为七大生产区域,分别是扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光、金属化。
NPN晶体管现货以上的MOS晶体管叫做增强型MOS晶体管,MOS晶体管不只有这一种。
晶体管内部载流子的运动=0时,晶体管内部载流子运动示意图如下图所示。
1.发射结加正向电压,扩散运动形成发射极电流
因为发射结加正向电压,发射区杂质浓度高,所以大量自由电子因扩散运动越过发射结到达基区。与此同时,空穴也从基区向发射区扩散,由于基区杂质浓度低,空穴形成的电流非常小,忽略不计。可见,扩散运动形成了发射极电流。
2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流由于基区很薄,杂质浓度很低,集电结又加反向电压,所以扩散到基区的电子中只有极少部分与空穴复合,其余部分均作为基区的非平衡少子达到集电结。又由于电压的作用,电子与空穴的复合运动将源源不断进行,形成基极电流。
3.集电结加反向电压,漂移运动形成集电极电流由于集电结加反向电压且其结面积较大,基区的非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区,形成漂移电流。可见,在集电极电源的作用下,漂移运动形成集电极电流
单个晶体管的成本收益预测 *
学习曲线,甚至比摩尔定律更为重要,图一是单个晶体管的成本收益学习曲线。自1954 年以来,单个晶体管的收益与可预测学习曲线强相关。在摩尔定律之前,学习曲线为半导体行业提供了一盏指路明灯。德州仪器将其用于战略指定,并与波士顿咨询集团 ( Boston Consulting Group ) 共享数据,后者出版了一本名为《经验展望》( Perspectives on Experience ) 的书。在锗硅分立晶体管时代,像TI 这样的公司可以利用学习曲线,根据生产的**00 个元器件的实际成本,来预测生产10 万个元器件后的单位成本。然后,可以对特定的晶体管元器件进行亏本定价,以获得**的市场份额,当销量达到未来的高单位时,可以实现更高的盈利能力和市场影响力。学习曲线并不是由德州仪器创造的,早于晶体管发明,它在1852 年就被开发出来,被用于航空等行业,当飞机数达到一定量后,就可以用其来预测每架飞机的成本。德州仪器将其引入半导体领域,它利用学习曲线在新元件生命周期早期指导定价策略。
高电子迁移率晶体管(HEMT)与任何其他FET一样工作。
三极管(BJT管),也称为双性型晶体管
三极管是一个人丁兴旺的“大家族”,其人员众多。因此在电子电路中如果没有三极管的话那么这个电路将“一事无成”。电路中的很多元件都是为三极管服务的,比如电阻、电容等。有必要和大家对三极管进行一下剖析,下面让我们看看三极管的“庐山真面目”。三极管也有三条腿,并且这三条腿不能相互换用,不像MOS管那样其源极(S)和漏极(D)在一定条件下还可以换用的(低频的结型管可以互换)。从图中我们也可以看到,三极管也是有两个PN结构成。我们以NPN型三极管为例来说明这个问题,分别从三个半导体基座中引出三个极,我们给它分别起个名字叫基极、集电极和发射极。这三个端子的相互作用是,通过控制流入基极的电流就可以达到控制发射极和集电极之间的电流的大小,由此我们可以知道三极管是一个电流型控制器件。
为了理解***个晶体管的工作原理,可以把它左右分开,看成两个并联在一起的单向导电的二极管。芜湖晶体管供应
单结晶体管极性的判断
单结晶体管极性的判断方法常有两种,一种是从外观来看,另一种是用万用表来测量。
(1)外观判断法。从外观上看,引脚与外壳相通的电极,一般是b1极;与凸耳相靠近的电极一般为e极,如图5-8所示。
(2)万用表判断法
1)发射极e的判断
单结晶体管,也叫双基极二极管,有e、b1、b2三个电极,其三个管脚的极性可用万用表的R×1K挡来进行判断。测任意两个管脚的正向电阻和反向电阻,直到测得的正反向电阻都基本不变时(一般约10KΩ~30 KΩ,不同型号的管阻值有差异),这两个管脚就是两个基极,剩下的另一个管脚就是发射极e。
2)b1、b2电极的判断
在判断出发射极e的基础上,万用表量程置于R×1K挡,黑表笔发射极,红表笔分别接另外两个极,万用表两次均会导通,两次测量中,电阻大的一次,红表笔接的就是单结晶体管的b1极。
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