Bài giảng Công nghệ vi điện tử
BÀI GIẢNG MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ VI ĐIÊN TỬ
Credits: 2
Prerequisites:- Semiconductor Devices
- Microelectronic Circuit Design
References
1. HONG H. LEE, Fundamentals of Microelectronics Processing. 3rd Ed., McGraw-Hill; USA; 1990.
2. STEPHEN BROWN and ZVONKO VRANESIC, Fundamentals of Digital Logic with VHDL
Design, 3rd Ed., Mc.Graw-Hill, 2000.
3. SUNG-MO KANG and YUSUF LEBLEBICI, CMOS Digital Integrated Circuits Analysis and
Design. Mc.Graw-Hill, 2005.
4. DAN CLEIN, CMOS IC Layout, Newnes, 2000.
5. DAVID A. HODGES, HORACE G. JACKSON, RESVE A. SALEH, Analysis and Design of Digital
Integrated Circuits in Deep Submicron Technology, Mc.Graw-Hill, 2003.
1
CHƯƠNG 1.
CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MẠCH TÍCH HỢP
§1.1 Cac mach têch håp
Cac mach têch håp (IC) la cac mach âiãn tæ âæåc chã tao båi viãc tao ra mät cach âäng thåi cac
phán tæ riãng le nhæ transistor, diodes ... trãn cung mät chip ban dán nho (âiãn hçnh la Si), cac phán tæ
âæåc näi våi nhau nhå cac vát liãu kim loai âæåc phu trãn bã màt cua chip. Cac vát liãu kim loai âong
vai tro nhæ cac “ wireless wires”. Y tæång nay lán âáu tiãn âæåc âæa ra båi Dummer nàm 1952. Cac
mach têch håp âáu tiãn âæåc phat minh båi Kilby, 1958.
Cac mach têch håp vã cå ban âæåc chia thanh 2 loai chênh: analog (hay linear) va digital (hay
logic). Cac mach têch håp tæång tæ hoàc khuãch âai hoàc âap æng cac âiãn ap biãn âäi. Tiãu biãu la cac
mach khuãch âai, timers, dao âäng va cac mach âiãu khiãn âiãn ap (voltage regulators). Cac mach sä tao
ra hoàc âap æng cac tên hiãu chè co hai mæc âiãn ap. Tiãu biãu la cac bä vi xæ ly, cac bä nhå, va cac
microcomputer. Cac mach têch håp cung co thã âæåc phán loai theo cäng nghã chã tao: monolithic hoàc
hybrid. Trong khän khä giao trçnh nay chung ta chè ngiãn cæu loai thæ nhát.
Quy mä cua sæ têch håp cua cac mach têch håp trãn så så Silicon âa tàng lãn rát nhanh chong tæ
thã hã âáu tiãn âæåc chã tao båi Texas Instruments nàm 1960 våi tãn goi SSI (Small Scale Integration)
âãn thã hã måi ULSI. Hiãn nay cäng nghã CMOS våi minimum device dimension ( khoang cach gate to
gate) đạt tới cå vai chuc nm (0.65, 0.45).
Khuynh hæång chu âao trong viãc giam nho kêch thæåc linh kiãn trong cäng nghã mach têch håp
la giam chi phê cho cung mät chæc nàng, giam tiãu thu cäng suát va náng cao täc âä cua linh kiãn. Mät
khuynh hæång khac la ván tiãp tuc sæ dung cac âéa ban dán lån âã giam chi phê trãn chip. Våi ca hai
khuynh hæång trãn, cäng nghã xæ ly vi âiãn tæ luän phai âæåc cai tiãn.
Cac cäng nghã IC chu yãu hiãn nay la cäng nghã MOS va cäng nghã BJT cho silicon va MES
cho gallium arsenide.
2
Hçnh 1-1 (256 K DRAM, 1983, AT&T Bell Laboratories)
3
§1.2 Ban dán va cac hat tai
Si âån tinh thã la vát liãu cå så cho cäng nghã IC. Hçnh 1-2a mä ta mät planar view cua tinh thã
Si våi cac âiãn tæ cua låp ngoai cung (låp vo) trong cac liãn kãt cong hoa tri (covalent bond) giæa cac
nguyãn tæ lán cán. Mät chát ban dán co thã âæåc âënh nghéa nhæ la mät vát liãu có âä dán âiãn co thã
âiãu khiãn âæåc, trong khoang trung gian giæa âiãn mäi va kim loai. Kha nàng thay âäi âä dán cua Si
trong khoang nhiãu bác co thã âæåc thæc hiãn båi viãc âæa vao mang tinh thã Si cac nguyãn tæ tap chát
hoa trë 3 nhæ Boron hoàc hoa trë 5 nhæ Phosphorus, chung âæåc goi la cac dopant hoàc la cac tap chát
mong muän. Qua trçnh nay goi la qua trçnh pha tap hay doping. Cac ban dán sach âæåc goi la ban dán
thuán hay intrinsic, cac ban dán pha tap goi la extrinsic. Nãu pha tap nhom 5 (chàng han P) vao Si thç
ngoai 4 âiãn tæ liãn kãt cong hoa trë våi 4 âiãn tæ låp vo cua cac nguyãn tæ Si lán cán, âiãn tæ thæ 5 cua
nguyãn tæ tap co liãn kãt long leo våi hat nhán va co thã chuyãn âäng tæång âäi dã dang trong mang tinh
thã Si. Dang ban dán nay âæåc gë la ban dán loai-n, va tap nhom 5 âæåc goi la tap donor. Nãu pha tap
nhom 3 (chàng han B) vao Si thç 3 âiãn tæ låp vo cua nguyãn tæ tap liãn kãt cong hoa trë våi cac âiãn tæ
låp vo cua cac nguyãn tæ Si lán cán do âo co thã coi låp vo cua nguyãn tæ tap co 7 âiãn tæ, va bë träng
mät âiãn tæ. Vë trê liãn kãt khuyãt nay âæåc goi la mät lä träng (hole). Mät âiãn tæ tæ nguyãn tæ Si gán
âo co thã “råi” vao chä träng nay va lä träng âæåc xem nhæ chuyãn dåi âãn vë trê måi. Ban dán loai nay
âæåc goi la ban dán loai -p, va tap nhom 3 âæåc goi la tap acceptor. Cac âiãn tæ va lä träng khi dëch
chuyãn se mang theo chung cac âiãn têch ám va dæång nãn âæåc goi la cac hat tai. Cac chát ban dán co
thã å dang nguyãn tä (nhæ Si, Ge) hoàc håp phán. Sä âiãn tæ trung bçnh trãn mät nguyãn tæ thæång bàng
4, ngoai træ træång håp cac ban dán AV-BVI.
Mät ban dán thuán thæång la âiãn mäi træ khi no âæåc kêch thêch nhiãt hoàc quang. Nãu kêch
thêch âu manh no co thã trå thanh dán âiãn. Cac mæc nàng læång kha dé cua âiãn tæ la råi rac va sæ kêch
thêch se lam cho cac âiãn tæ co thã nhay lãn mæc nàng læång cao hån. Vç chát ban dán co thã la âiãn mäi
hay dán âiãn tuy thuäc vao mæc âä kêch thêch, nãn co thã coi no biãu hiãn nhæ mät chát dán âiãn nãu
nàng læång kêch thêch væåt qua mät mæc ngæång nhát âënh, goi la energy barrier, ky hiãu Eg (con âæåc
goi la khe nàng læång - energy gap). Khe nàng læång thay âäi tæ 0.18 eV cho InSb tåi 3.6 eV cho ZnS.
Cac vát dán nhæ kim loai khäng co khe nàng læång nãn co thã dán âiãn khi co hoàc khäng co kêch thêch.
Cac chát cach âiãn co khe nàng læång lån âãn mæc khäng dán âiãn ngay ca khi kêch thêch manh. Khi
4
khäng co kêch thêch tát ca cac âiãn tæ cua ban dán chiãm cac mæc nàng læång tháp trong cac trang thai
hoa trë. Màc du cac mæc nàng læång la gian âoan nhæng vç co rát nhiãu mæc nãn co thã xem táp håp cac
trang thai cong hoa trë nhæ mät dai hay vung hoa trë (valence band). Mæc nàng læång cao nhát cua vung
hoa trë ky hiãu la Ev. Phêa trãn khe nàng læång ( con goi la vung cám) la dai nàng læång cua cac trang
thai dán, goi la vung dán. Mæc nàng læång tháp nhát cua vung dán ky hiãu la Ec. Hçnh 1-2a mä ta cáu
hçnh cac mæc nàng læång cua mät ban dán thuán å 0oK. Khi ban dán thuán âæåc pha tap donor, cac âiãn
tæ donor se chiãm cac mæc nàng læång gán dæåi vung dán, våi mæc nàng læång tháp nhát trong cac mæc
nay âæåc goi la mæc donor, ky hiãu la Ed (hçnh 1-2b). Khi ban dán thuán âæåc pha tap acceptor, cac lä
träng se chiãm cac mæc nàng læång gán trãn âènh vung hoa trë, våi mæc nàng læång cao nhát trong cac
mæc nay âæåc goi la mæc acceptor, ky hiãu la Ea (hçnh 1-2c). Khi ban dán thuán chëu kêch thêch nhiãt,
mät sä âiãn tæ trong vung hoa trë bë kêch thêch co thã væåt qua vung cám âã lãn vung dán âäng thåi tao
ra mät sä lä träng tæång æng å vung hoa trë, va cac càp âiãn tæ lä träng (EHP - electron hole pair) âæåc
tao ra. Vç cac mæc donor trong ban dán loai -n rát gán våi vung dán nãn cac kêch thêch nhe cung âu âã
lam cho cac âiãn tæ donor nhay lãn vung dán, do âo näng âä âiãn tæ trong vong dán la rát lån ngay ca å
nhiãt âä tháp âäi våi viãc hçnh thanh cac EHP. Våi ban dán loai -p, vç cac mæc acceptor rát gán trãn âènh
vung hoa trë nãn mät kêch thêch nhe co thã lam cho cac âiãn tæ trong vung hoa trë nhay lãn chiãm cac
mæc acceptor va âã lai cac lä träng trong vung hoa trë. Do âo cac ban dán loai -p co thã co näng âä lä
träng lån ngay ca å nhiãt âä tháp.
Khi mät ban dán âæåc pha tap loai-n hoàc loai -p, mät trong hai loai hat tai se chiãm æu thã vã
näng âä va âæåc goi la hat tai cå ban (hay majority carrier), loai hat tai con lai âæåc goi la hat tai khäng
cå ban (hay minority carrier).
5
§1.3 Cac quan hã cå ban va âä dán âiãn
Vç chuyãn âäng cua cac hat tai tao ra sæ dán âiãn, nãn näng âä hat tai la âai læång âæåc quan tám
hang âáu trong cäng nghã IC. Våi ban dán thuán, näng âä âiãn tæ trong vung dán n bàng näng âä lä
träng trong vung hoa trë p:
n = p = ni
(1.1)
trong âo ni goi la näng âä hat tai näi cua ban dán thuán å trang thai cán bàng (hay trang thai ténh).
Gia thiãt cac tap chát phán bä âäng nhát. Âã thoa man âiãu kiãn trung hoa âiãn têch (trung hoa
ténh âiãn) trong ban dán thuán, cac âiãn têch dæång phai bàng cac âiãn têch ám. Våi silicon, cac tap chát
hoàc thiãu hut hoàc dæ thæa mät âiãn tæ so våi Si. Vç váy:
P + ND = n + NA
(1.2)
trong âo, ND la näng âä cac nguyãn tæ donor va NA la näng âä cac nguyãn tæ acceptor. Phæång trçnh
(1.2) con goi la âiãu kiãn trung hoa âiãn têch khäng gian, trong âo âa gia thiãt ràng tát ca cac âiãn tæ
donor va cac lä träng acceptor âãu âæåc kêch thêch hoan toan sao cho cac mæc donor va acceptor âãu
hoan toan bë chiãm båi cac âiãn tæ. Å nhiãt âä phong, gia thiãt nay noi chung co thã cháp nhán âæåc træ
khi pha tap qua manh (näng âä nguyãn tæ tap chát > 1018 cm-3). Noi cach khac, ND co thã âæåc thay thã
+
-
båi ND va NA båi NA .
Å trang thai cán bàng nhiãt:
pn = ni2
Quan hã nay âung cho cac loai ban dán bát ky å cán bàng nhiãt.
(1.3)
Våi mät ban dán loai -n, näng âä âiãn tæ nn co thã nhán âæåc khi thay (1.3) vao (1.2):
1
⎧
⎫
⎬
⎭
1
2
2
(1.4)
2
[
(
)
]
n = N − N + N − N + 4n
⎨
n
D
A
D
A
i
2
⎩
Tæång tæ cho ban dán loai -p:
1
⎧
⎨
⎩
⎫
⎬
⎭
1
2
2
pp =
N − N +
[(
N A − N D
)
+ 4ni 2
]
2
(1.5)
A
D
6
Näng âä hat tai näi cua Si la 4.5 x 1010 cm-3 å 27o C, cua GaAs la 9 x 106. Âä lån cua näng âä tap chát
täng cong | ND - NA| noi chung lån hån rát nhiãu so våi ni. Vç váy näng âä hat tai cå ban co thã âæåc tênh
xáp xè tæ (1.4) va (1.5):
nn ≈ ND - NA
pp ≈ NA - ND
(1.6)
(1.7)
Näng âä hat tai khäng cå ban (thiãu sä) co thã âæåc tênh xáp xè tæ (1.6) , (1.7) va (1.3):
2
ni
(1.8)
(1.9)
pn ≈
np ≈
N D − N A
ni2
NA − ND
trong âo pn va la näng âä lä träng trong ban dán n va np la näng âä âiãn tæ trong ban dán p.
Xac suát f(E) âã mät trang thai âiãn tæ våi mæc nàng læång E bë chiãm båi mät âiãn tæ âæåc cho båi ham
xac suát Fermi-Dirac:
1
E − E F
(1.10)
f (E ) =
)
/ kT
1 + e(
våi T la nhiãt âä tuyãt âäi, k la hàng sä Boltzmann (8.62 x 10-5 eV/K = 1.38 x 10-23 J/K) va EF âæåc goi
la mæc Fermi. Mæc Fermi chênh la thã hoa hoc cua âiãn tæ trong chát ràn, va co thã xem nhæ mæc nàng
læång ma tai âo xac suát chiãm trang thai cua âiãn tæ âung bàng 1/2. Âä thë ham phán bä xac suát
Fermi-Dirac cho cac nhiãt âä khac nhau âæåc minh hoa å hçnh (1-3):
Hçnh 1-3 phán bä xac suát Fermi-Dirac
7
Tæ ham phán bä xac suát Fermi-Dirac, sä kha dé cac âiãn tæ trong ban dán co mæc nàng læång xac
âënh co thã âæåc tênh tæ ham mát âä xac suát N(E). Nãu sä trang thai nàng læång trãn mät âån vë thã têch
(hay mát âä trang thai) å trong khoang nàng læång dE la N(E)dE, thç sä âiãn tæ trãn mät âån vë thã têch
(hay mát âä âiãn tæ) trong vung dán, n, âæåc cho båi:
∞
(1.11)
n =
f ( E ) N ( E ) dE
∫
E
c
Vã nguyãn tàc N(E) co thã âæåc tênh tæ cå hoc læång tæ va nguyãn ly loai træ Pauli. Tuy nhiãn âã tiãn låi
co thã biãu diãn cac âiãn tæ phán bä trong vung dán båi mát âä hiãu dung cac trang thai Nc âënh xæ tai
bå vung dán Ec.Khi âo näng âä âiãn tæ trong vung dán co dang âån gian:
N = Nc f(Ec)
(1.12)
Trong âo Nc âæåc cho båi:
3 / 2
∗
n
2
⎛ 2 π m kT ⎞
(1.13)
N = 2
⎜
⎝
⎟
⎠
c
h
2.8 ×10 19 (T / 300 )3 / 2 cm −3 for Si
4.7 ×10 17 (T / 300 )3 / 2 cm −3 for GaAs
⎧
=
⎨
⎩
*
trong âo mn la khäi læång hiãu dung cua âiãn tæ khi tênh âãn anh hæång cua mang tinh thã lãn âàc træng
cua âiãn tæ va h la hàng sä Plank. Nãu (Ec - Ef ) lån hån mät vai lán kT (thæång å nhiãt âä phong kT =
0.026eV nãn âiãu kiãn nay thoa man), thi phán bä xac suát f(Ec) co thã âæåc tênh gán âung nhæ sau:
1
E c − E F
(
E c − E
)
/ kT
≈ e −
f
(1.14)
f (Ec ) =
)
/ kT
1 + e(
8
Khi âo (1.12) trå thanh:
n = Nce− E −E /kT
c
f
(1.15)
Tæång tæ:
p = N v e− E − E / kT
f
v
(1.16)
⎛ 2πm∗p kT ⎞3 / 2
⎜
⎜
⎝
⎟
⎟
⎠
Nv = 2
h2
Våi
19
3 / 2
− 3
⎧
⎨
⎩
1 .04 × 10 (T / 300 ) cm for Si
7 × 10 18 (T / 300 ) 3 / 2 cm for GaAs
=
(1.17)
− 3
*
mp la khäi læång hiãu dung cua lä träng. Cac phæång trçnh (1.15) va (1.16) co hiãu læc cho ca ban dán
thuán va pha tap, chè thay EF bàng EI cho træång håp ban dán thuán.
Nãu cac hat tai phán bä âãu, mát âä dong âiãn do sæ dëch chuyãn cua cac âiãn tæ våi ván täc
trung bçnh theo mät hæång nao âo (chàng han hæång x) la:
vn
(1.18)
J n = qn vn
Nãu cac hat tai phán bä khäng âãu thç con co thãm thanh phán dong khuãch tan:
dn
J n = qn vn − D n (q )
(1.19)
dx
Trong âo D la hã sä khuãch tan cua hat tai. Sä hang thæ nhát âæåc goi la dong träi (drift), ty lã våi
cæång âä âiãn træång E do ván täc trung bçnh cua cac hat tai ty lã våi cæång âä âiãn træång E våi hã sä
ty lã µ, âæåc goi la âä linh âäng:
2
v = µE; µ cm /V .s
(1.20)
vn = −µnE
vp = µ p E
Våi âiãn tæ:
,våi lä träng:
9
Âä linh âäng cua hat tai phu thuäc vao näng âä hat tai va vao nhiãt âä. Noi chung âä linh âäng
cua âiãn tæ lån hån âä linh âäng cua lä träng. Våi Si, å nhiãt âä 20oC, µn = 1900 cm2/(V.s) va µp = 425
cm2/(V.s). Quan hã (1.20) âung våi cæång âä âiãn træång khäng qua lån (thæång nho hån 0.2V/cm). Våi
âiãn træång lån hån, âä linh âäng tàng chám theo cæång âä âiãn træång va tiãn tåi gia trë bao hoa. Dong
âiãn täng cäng do ca hai loai hat tai la:
J =Jn + Jp
(1.21)
Tæ (1.19) dã tháy ràng âä dán âiãn:
σ = q(nµn + pµp)
(1.22)
Hã sä khuãch tan trong (1.19) quan hã våi âä linh âäng theo hã thæc Einstein
kT
D =
µ
q
(1.23)
10
§1.4 Cac âån vë cå så cua mach têch håp
Cac âån vë cå så cua Si-based Ics la MOSFET va BJT, va cua GaAs-based ICs la MESFET. Mät
æng dung quan trong cua cac tiãp xuc pn trong chã tao IC la dung âã cach ly vã âiãn cho nhiãu loai phán
tæ têch cæc. Våi muc âêch âo cac tiãp xuc pn phai âæåc ap âàt thã phán cæc ngæåc hoàc bàng khäng. Å
chã âä nay chiãu cao rao thã se tàng khi tàng näng âä pha tap.
Cac transistor co thã âæåc dung nhæ cac phán tæ khuãch âai hoàc chuyãn mach. Trong cáu truc ba
låp cua BJT-transistor, låp base (låp giæa) rát mong va âæåc pha tap êt hån so våi emitter va collector.
Vç váy mät dong base rát nho se gáy ra mät dong emitter-collector lån hån nhiãu. Mät BJT cach ly âiãn
hçnh dung cho cac mach têch håp âæåc mä ta å hçnh (1.2).
Hçnh 1.2 Mät âån vë npn-BJT cå ban dung cho IC.
Vç ca ba cæc âãu phai å trãn bã màt cua chip, nãn dong collector phai chay qua mät âæång dán co
âiãn trå lån trong vát liãu pha tap nhe n. Mät phæång phap chung âã giam âiãn trå collector la dung mät
låp pha tap manh (n+) ngay bãn dæåi collector. Låp n+ nay âæåc goi la låp ngám (buried layer). Âã cach
11
ly âån vë BJT nay våi cac âån vë khac ngæåi ta dung låp âã p âã tao ra cac chuyãn tiãp pn cach ly. Cac
BJT loai npn âæåc dung nhiãu vç cäng nghã chã tao âån gian hån so våi pnp-BJT.
Transistor træång (FET) dæa trãn cäng nghã MOS chiãm æu thã trong cäng nghã IC, âàc biãt cho
cac IC logic. MOSFET co thã la kãnh n hoàc kãnh p tuy thuäc vao hat tai cho sæ dán âiãn la n hay p. Vç
âä linh âäng cua âiãn tæ cao hån nhiãu so våi lä träng nãn MOSFET kãnh n âæåc dung nhiãu hån. Mät
liãn håp co tênh luán chuyãn cua NMOS va PMOS âæåc goi la CMOS (complimentary MOS), hçnh ( ).
Hçnh 1.3 Cáu hçnh CMOS âån gian
Do kho khàn trong cäng nghã chã tao cáu truc MOS cho GaAs nãn MESFET la cáu truc cå så
cho IC trãn cå så GaAs. Tuy nhiãn cac MESFET-IC trãn cå så GaAs co täc âä cao, mát âä têch håp cao
va âä räng vung cám lån. Mät cáu truc âån gian cua MESFET trãn cå så GaAs âæåc mä ta å hçnh ().
MESFET hoat âäng våi gate Schottky phán cæc ngæåc va cac tiãp xuc Ohmic cho drain va source. Âã la
GaAs ban âiãn mäi do pha tap thêch håp, chàng han Cl, sao cho mæc Fermi âæåc ghim å gán giæa vung
cám (do âo âiãn trå lån).
12
§1.5 Mät sä cå så vát ly linh kiãn ban dán
Nồng độ hạt tải vượt trội tại các bờ vùng điện tích không gian:
qV / kT
( )
∆pn = p xn0 − pne = pne e −1
qV / kT
∆np = n − xp0 − npe = npe e −1
13
Phương trình Shockley
⎛
⎜
⎜
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
qDp pne qDnnpe
∆I0 =
+
A
Lp
Ln
1/ 2
1/ 2
( )
Lp = Dpτ p , Ln = Dnτ n
( )
Dưới thế phân cực ngược (C-B), dòng ngược từ n to p chỉ phụ thuộc
vào tốc độ tiêm lỗ trống p được điều khiển bởi chuyển tiếp pn (Emitter-
Base) phân cực thuận.
→ Good pnp Transistor cần gần như toàn bộ lỗ trống tiêm từ Emitter
vào Base phải được góp vào Collector. → Base cần đủ mỏng sao cho
neutral length của Base Wb nhỏ hơn nhiều so với quãng đường khuếch tán
của lỗ trống (không xảy ra tái hợp trong vùng Base). Đồng thời dòng điện
14
tử từ Base đến Emitter phải nhỏ hơn nhiều so với dòng lỗ trống từ E đến B.
→Pha tạp miền B thấp hơn miền E (p+n Emitter junction).
Các đại lượng quyết định tính năng của một BJT: hiệu suất tiêm
Emitter, hệ số truyền đạt dòng, hệ số khuếch đại dòng base-collector.
I Ep
γ ≡
I En + I Ep
I Ep
I C
I E
I C
I C
α ≡
β ≡
=
=
= γ
I E I Ep
I Ep
I C
I B
α
1 − α
• Chỉ cần giải phương trình trung hoà cho miền Base vì các dòng
được xác định bởi đặc trưng của hạt tải trong 2 miền chuyển
tiếp quanh Base.
• Khi các thế phân cực lớn và Emitter pha tạp mạnh thì:
⎛
⎜
⎜
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
W b
I B = a1 tanh
I C = a1csch
I E = a1coth
2 L p
⎛
⎜
⎜
⎝
⎞
W b
L p
⎟
⎟
⎠
⎛
⎜
⎜
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
W b
L p
15
qADp∆p
qVEB / kT
E
(
)
a1 =
,∆p = pBe e −1
E
Lp
Lp là chiều dài khuếch tán trong miền Base và pBe là nồng độ lỗ trống
cân bằng trong miền Base.
• Ba yếu tố quan trọng:
- Thế phân cực (số hạng exp(qV/kT)
- Các dòng Emitter và Collector được xác định bởi gradient
nồng độ hạt tải không cơ bản tại biên của chuyển tiếp.
- Dòng Base bằng hiệu dòng Emitter và Collector
Cấu trúc MIS: đặc biệt quan trọng cho digital ICs.
16
17
Đặc trưng I-V:
µ n ZCi
ID =
1
⎡
⎤
2
( )
VG −VT VD − VD
⎢
⎣
⎥
⎦
L
2
Z: chiều sâu của kênh, L: chiều dài kênh, Ci : điện
µ
dung lớp cách điện trên đơn vị diện tích,
độ linh
n
động bề mặt của điện tử.
18
§1.6 Vê du thiãt kã BJT
Phán nay se xem xet mät thiãt kã cho viãc chã tao mät BJT våi mät
låp ngám nhæ âa noi tåi å phán træåc. Tuán tæ thiãt kã va chã tao chæa âæåc
âã cáp å âáy. Hçnh (1.6.1) la så âä cua mät n+pn+ BJT.
Cac thäng sä quan trong la hã sä khuãch âai dong base-collector, β,
tán sä cutoff, la tán sä æng våi sæ suy giam cua hã sä khuãch âai ac vã âån
vë, tán sä càt alpha, fα, liãn quan våi thåi gian dëch chuyãn cua hat tai thæ
yãu qua miãn base τB, tæång æng våi sæ suy giam 3 dB cua âä låi so våi gia
trë cua no å tán sä tháp:
fα = 1/(2πτB)
2
W
b
va:
τ =
B
η D
n
19
trong âo η la hã sä phu thuäc vao mæc pha tap (=2 cho base pha tap
âäng nhát), va vao âiãn træång ap âàt.
Ngoai ra con co hai tiãu chuán cho sæ hoat âäng bçnh thæång cua
transistor. Mät la thã âanh thung. Dæåi âiãu kiãn phán cæc ngæåc, co hai
nguyãn nhán gáy ra hiãn tæång âanh thung. Mät la tunnel do âiãn træång
cam æng (thæång giæa hai miãn pha tap manh, hiãu æng Zener). Hai la âanh
thung thac lu, do cac càp âiãn tæ-lä träng âæåc tao ra do cac hat tai âæåc
gia täc båi âiãn træång. Thã âanh thung (BV) thæång liãn quan våi hã sä
nhán collector nhæ sau:
1
M =
n
1−
[
VCB /(BV )CBo
]
Trong âo n la hàng sä va (BV)Cbo la thã âanh thung hå mach.
Đä låi dong α âæåc biãu diãn båi:
IC IC ICn IEn
α = =
= MαT γ
IE ICn IEn IE
20
Tải về để xem bản đầy đủ
146 trang
24320
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ vi điện tử", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_cong_nghe_vi_dien_tu.pdf
