双极结型晶体管-吉林大学课程中心.PDF

第三章 双极结型晶体管 科学出版社 高等教育出版社中心 第三章双极结型晶体管 发展历史 1947.12.23日第一只点接触晶体管诞生-Bell Lab.(Bardeen、Shockley、 Brattain) 1949年提出PN结和双极结型晶体管理论-Bell Lab.(Shockley) 1951年制造出第一只锗结型晶体管-Bell Lab.(Shockley) 1956年制造出第一只硅结型晶体管-美得洲仪器公司（TI） 1956年Bardeen、Shockley、Brattain获诺贝尔奖 1956年中国制造出第一只锗结型晶体管-（吉林大学 高鼎三） 1970年硅平面工艺成熟，双极结型晶体管大批量生产 2010-1-5 科学出版社 高等教育出版社中心 2 3.1双极结型晶体管的结构 科学出版社 高等教育出版社中心 3.1双极结型晶体管的结构 • 教学要求（3.1节和3.2节） 1.掌握概念：发射效率 基区输运因子 共基极电流增益 共发射极电 流增益 穿透电流 2.了解典型BJT的基本结构和工艺过程。 3.掌握BJT的四种工作模式及偏压条件。 4.画出BJT电流分量示意图，写出各极电流及其相互关系公式。 5.分别用能带图和载流子输运的观点解释BJT的放大作用。 6.解释理想BJT共基极连接正向有源模式下集电集电流与集电压无关 的现象。 7.解释理想BJT共发射极连接正向有源模式下集电集电流与集电极－ 发射极间的电压无关的现象。 8.解释理想BJT共基极连接和共发射极连接的输出特性曲线。 科学出版社 高等教育出版社中心 3.1双极结型晶体管的结构 图3-1 双极结型晶体管示意图 2010-1-5 科学出版社 高等教育出版社中心 5 3.1双极结型晶体管的结构 图3-2 硅平面外延NPN晶体管的 图3-3 硅平面外延NPN晶体管的净掺杂浓度分布 横截面示意图和工艺复合图 2010-1-5 科学出版社 高等教育出版社中心 6 3.1双极结型晶体管的结构 • 芯片是通过以下步骤制造出来的 1) 衬底制备 衬底为低阻N型硅，电阻率在 左右，沿（111）面切成厚约 0.001Ω⋅cm 400μm 的圆片，研磨抛光到表面光亮如镜。 2) 外延 外延层为N型，按电参数要求确定其电阻率及厚度。 3) 一次氧化 高温生长的氧化层用来阻挡硼、磷等杂质向硅中扩散，同时也起表面钝 化作用。 4) 光刻硼扩散窗口 2010-1-5 科学出版社 高等教育出版社中心 7 3.1双极结型晶体管的结构 • 芯片是通过以下步骤制造出来的 5) 硼扩散和二次氧化 硼扩散后在外延层上形成P型区，热生长的氧化层用来阻挡磷向硅中 扩散，并起钝化作用。 6) 光刻磷扩散窗口 7) 磷扩散和三次氧化 磷扩散后在P型区磷杂质补偿硼而形成N+区，热氧化层用作金属与硅 片间电绝缘介质。 8) 光刻发射极和基极接触孔 9) 蒸发铝 10) 在铝上光刻出电极图形 2010-1-5 科学出版社 高等教育出版社中心 8 3.2基本工作原理