[信息与通信]电子器件课程设计 1.ppt

* * * * 对不同的晶体管，主要技术指标要求不同。如对高频大功率晶体管，主要参数为：BV , fT , KP , ICM , PCM , PSB 。高速开关管：Vbe , Vces , ton , toff 。高频低噪声管：fT, NF, KP * 如要求BVebo大→则ρc增大（Nc减小）→又使Rs增大→ICM ， PCM ，fT减小． * * 晶体管的基本理论，各种特性和参数以及它们之间的关系在“电子器件”课程中已经作了详细的介绍，下面以硅外延平面晶体管为例介绍晶体管的一设计方法.　 * * 衬底厚度：满足机械强度要求下尽量薄些，微波管更薄，一般150～250（um）。 衬底电阻率：减小串联电阻，减小热阻，减小 RS ,RT，ρ5×10-3Ω·cm，杂质扩散系数小，减小工艺过程的反扩散（XR）。 外延层电阻率：满足击穿电压BVCBO的要求。 外延层厚度：保证不发生外延层穿通，提高二次击穿耐量. Wepi=Xjc+XmB+XR+余量， Xjc：集电结扩散结深， XmB：集电结势垒厚度， XR：集电结下沉距离，考虑工艺分散性和误差，应保留余量. 材料质量：无位错单晶，位错密度＜1000个/cm2 ，层错密度＜100个/cm2，重金属原子含量（如铁、铜等）、碱金属原子（钾、钠等）、氧原子、碳原子更少。 * 提高β：希望R□e /R□b小，但R□b增大（基区杂质浓度降低）使rb增大，从而导致功率增益减小，噪声特性和大电流特性变差。一般以R□e减小来使 R□e /R□b减小，即提高发射区杂质浓度。 * * * 横向结构参数即Ｔ管芯平面几何图形及其尺寸，也即光刻版图形结构。较多采用硅npn外延平面型。 图形结构取决于Ｔ的频率和功率的矛盾，与电学参数和热学参数直接相关，直接影响Ｔ的可靠性和成品率。 * * * 梳状结构的特点：1) 制作容易，周长面积比大；2) 利于减小结电容，保证电流容量。一般晶体管均采用梳状图形。 * * * * * * * * * * * * * * 电子器件课程设计 * 电 子 器 件课 程 设 计 * 目 录 一、概论 二、纵向结构参数设计 三、横向结构参数设计 四、热学设计 五、双极晶体管设计 * 一、概论 1、设计步骤 （1）分析设计指标，确定主要参数； （2）选择合适工艺，确定工艺水平； （3）根据参数要求和工艺水平计算管 芯纵、横向结构参数； （4）主要参数验算或器件、工艺模拟 （5）画出器件版图； （6）试制、实践检验 ---- 修改----生产。 * 2、晶体管的主要参数 直流参数 交流参数 极限参数 反向电流 Iebo ,Icbo ,Iceo 输入、输出电容 C 击穿电压 BVebo, BVcbo, BVceo 饱和压降 Vces 特征频率 fT 最大电流 ICM 正向压降 Vbe 基区电阻 rb 最大耗散功率PCM 电流增益β(α) 功率增益 Kp 二次击穿功率PSB 开关时间 ton ,toff 热阻 RT 噪声系数 NF 最高结温 Tjm * ３、基本设计原则 （１）正确全面分析各参数对结构、工艺要求的矛盾 满足主要参数的要求，抓住主要矛盾，而其他参数指标通过另外因素的适当调整达到要求。 * （２）正确处理设计与工艺的矛盾 晶体管的设计与制造都是以实际工艺水平为基础的，脱离实际工艺水平的设计是不可能实现的。应满足Ｔ的各项指标要求而选用合适的工艺，并尽可能降低对工艺的要求，提高合格率和成品率。 * （３）正确处理高质量和低成本要求 的矛盾 获得高性能／价格比是任何产品追求的目标，而高质量必然使成本增加，不要盲目追求高技术指标，应在保证设计指标要求的情况下，尽可能降低成本。 * 二、纵向结构参数的设计 以硅外延平面晶体管为例 * １、衬底和外延层 衬底厚度： 150～250（μm） 衬底电阻率： ρ5×10-3Ω·cm 外延层电阻率： 满足BVCBO的要求 外延层厚度： Wepi=Xjc+XmB+XR+余量 材料质量：无位错单晶，位错密度＜1000 个/cm2 ，层错密度＜100个/cm2 * 2、基区 基区宽度：晶体管最重要的结构参数， 最小值由基区穿通电压确定，最大值 满足β的要求，高频管还应满足 f T 的要求，大功率管要满足大电流和二 次击穿的要求。 基区浓度：缓变分布产生自建电场加速 载流子在基区运动，对提高β、 f T 有利。 * ３、发射结与集电结结深 Wb =