几种重要的微电子器件.30页PPT
电子科技大学《微电子器件》课件PPT微电子器件(3-10)
CTE↓
① ②
AE↓ ( NB↓(
l↓, s↓ ) 但会使
rbb’↑,VA↓)
要使 b↓,应: (1) WB↓( 但会使 rbb’↑,VA↓,且受工艺限制)
(2) η↑ ( 采用平面工艺 )
要使 d↓,应:xdc↓ →NC↑( 但会使 BVCBO↓, CTC↑)
要使 c↓,应:
(1) rcs↓
① ② ③
fT
rbb fT Le
2
CTC
3.10.3 高频晶体管的结构
由
M
fT
8 rbbCTC
可知,要提高 M ,应提高 fT ,降低 rbb’
和 CTC,因此应该采用由平面工艺制成的硅 NPN 管,并采用细
线条的多基极条和多发射极条结构。
l B E B E B ….…
S
提高 M 的各项具体措施及其副作用
除以上主要矛盾外,还存在一些相对次要的其它矛盾,在 进行高频晶体管的设计时需权衡利弊后做折衷考虑。
3.11 双极晶体管的开关特性
(自学)
3.12 SPICE 中的双极晶体管模型
(自学)
3.10 功率增益和最高振荡频率
3.10.1 高频功率增益与高频优值
利用上一节得到的共发射极高频小信号 T 形等效电路,可以 求出晶体管的高频功率增益。先对等效电路进行简化。
与 re 并联的 Cπ可略去,又因 re << rbb’ ,re 可近似为短路。
再来简化
Zc
Zcb
1 ω
,
1 Zcb
1 rμ
(3) 对 NC 的要求
减小 d 及 rcs 与减小 CTC及提高 BVCBO 对 NC 有矛盾的要求。
这可通过在重掺杂 N+ 衬底上生长一层轻掺杂 N- 外延层来缓解。 外延层厚度与衬底厚度的典型值分别为 10 m 与 200 m 。
微电子器件基础PPT全套课件
电子管的发明
1883年,美国发明家爱迪生 (T· A· Edison,1847—1931)发现了 热的灯丝发射电荷的现象,并被称之为 “爱迪生效应”。 1897年,英国物理学家汤姆逊 (J· J· Thomson1856~1940 )解释了 这种现象,并把带电的粒子称为“电 子”。 1904英国伦敦大学电工学教授弗莱明 (S· J· A· Fleming1849~1945)研制出检测 电波用的第一只真空二极管,从而宣告 人类第一个电子二极管的诞生。
SW uP
MPEG ROM
PCB
ROM ATM ASIC
SW
FPGA
SW
SW
SRAM ROM
uP Core
MPEG ROM
FPGA A/D Block
ATM Glue Logic
SOC
SoC Example
R O M
D R A M
CPU
DSP
FPGA
SRAM
Flash
Switch
Fabric
Al V Rc Rb in out n SiO2 E n+ p n n+ B
300 Cu Strained Si high-K metal
300 ? Strained Si high-K metal
SiO2 poly Si
SiO2 poly Si
SiO2 poly Si
The limit for oxide -0.8 nm Dielectrics with high k= HfO2, ZrO2… Polysilicon metal
2009 0.045 64G 520 620 2500 8-9 0.6-0.9 300
微机电系统-MEMS简介_图文
分析和遗传诊断 ,利用微加工技术制造各种微泵、微阀、微摄子、微沟槽、
微器皿和微流量计的器件适合于操作生物细胞和生物大分子。所以,微机械
在现代医疗技术中的应用潜力巨大,为人类最后征服各种绝症延长寿命带来
了希望。
*
19
OMOM智能胶囊消化道内窥镜系统
• 金山科技集团研制的胶囊内镜
“胶囊内镜”是集图像处理、信息通讯、光电工程、生物医 学等多学科技术为一体的典型的微机电系统(MEMS) 高科技产品,由智能胶囊、图像记录仪、手持无线监视 仪、影像分析处理软件等组成。
21
微射流MEMS技术应用于糖尿病治疗.
这个一次性胰岛素注射泵融合了Debiotech的胰岛素输注系统技术和ST的微射流 MEMS芯片的量产能力。纳米泵的尺寸只有现有胰岛素泵的四分之一. 微射流技术还能 更好地控制胰岛素液的注射量,更精确地模仿胰岛自然分泌胰岛素的过程,同时还能检 测泵可能发生的故障,更好地保护患者的安全。 成本非常低廉。
微机电系统-MEMS简介_图文.ppt
MEMS定义
早在二十世纪六十年代,在硅集成电路制造技术发 明不久,研究人员就想利用这些制造技术和利用硅很好 的机械特性,制造微型机械部件,如微传感器、微执行 器等。如果把微电子器件同微机械部件做在同一块硅片 上,就是微机电系统——MEMS: Microelectromechanical System。
胆固醇,可探测和清除人体内的癌细胞 ,进行视网膜开刀时 ,大夫可将遥控机
器人放入眼球内,在细胞操作、细胞融合、精细外科、血管、肠道内自动送
药等方面应用甚广。
MEMS的微小可进入很小的器官和组织和能自动地进行细微精确的操作的特
点 ,可大大提高介入治疗的精度 ,直接进入相应病变地进行工作 ,降低手术风
几种重要的微电子器件ppt
二极管的应用场景和优势
应用场景
二极管广泛应用于电源、信号处理、电力控制等场合。
优势
二极管具有体积小、重量轻、价格低廉等优势,能够满足各种电子设备的需 求。
03
晶体管
晶体管的定义和工作原理
定义
晶体管是一种半导体器件,它通过控制电流在半导体材料中的流动来实现放大和 开关功能。
工作原理
晶体管通过控制栅极电压来改变源极和漏极之间的电流,从而实现放大和开关功 能。
电容和电感的类型和特点
电容
电容有多种类型,如固定电容、可变电容和电解电容等。固 定电容具有两个固定极板,可变电容的极板间距可以调节, 电解电容则使用电解质作为介质。
电感
电感也有多种类型,如线圈电感、铁氧体电感和薄膜电感等 。线圈电感使用线圈来存储磁场能量,铁氧体电感则使用具 有高磁导率的铁氧体材料来存储磁场能量,而薄膜电感则使 用薄膜来存储磁场能量。
05
集成电路
集成电路的定义和工作原理
定义
集成电路是将大量电子元件(如晶体管、电阻、电容等)集成在一块微小的半导 体材料上的电子器件,以实现特定功能或系统级功能。
工作原理
集成电路通过将电子元件集成在一起,利用半导体材料和外部电路将它们连接起 来,以实现信号的放大、转换、传输等功能。
集成电路的类型和特点
02
二极管
二极管的定义和工作原理
定义
二极管是一种电子器件,它只允许电流在一个方向上流动。
工作原理
二极管是由p型和n型半导体材料组成的,当电压加在两端时,电流会从p型流 向n型,形成回路。
二极管的类型和特点
类型
二极管有多种类型,包括硅二极管、锗二极管、肖特基二极管等。
特点
《微电子技术》课件
微电子技术用于制造军事设备 ,如导弹制导系统、雷达、通
信设备等。
微电子技术的发展趋势
纳米技术
随着芯片上元件尺寸的 不断缩小,纳米技术成 为微电子技术的重要发
展方向。
3D集成
通过将多个芯片垂直集 成在一起,实现更高的
性能和更低的功耗。
柔性电子
柔性电子是将电子器件 制造在柔性材料上的技 术,具有可弯曲、可折
将杂质元素引入半导体材料中的 技术。
离子注入掺杂
利用离子注入机将杂质离子注入 到半导体材料中的技术。
化学气相掺杂
利用化学气相沉积的方法,将含 有杂质元素的化合物沉积到半导
体材料中的技术。
04
集成电路设计
集成电路设计流程
需求分析
明确设计要求,分析性能指标,确定设计规 模和复杂度。
逻辑设计
根据规格说明书,进行逻辑设计,包括算法 设计、逻辑电路设计等。
《微电子技术》 ppt课件
contents
目录
• 微电子技术概述 • 微电子器件 • 微电子工艺技术 • 集成电路设计 • 微电子封装技术 • 微电子技术发展面临的挑战与机遇
01
微电子技术概述
微电子技术的定义
微电子技术是一门研究在微小 尺寸下制造电子器件和系统的 技术。
它涉及到利用半导体材料、器 件设计和制造工艺,将电子系 统集成在微小尺寸的芯片上。
02
微电子技术领域的竞争非常激烈,企业需要不断提升自身的技
术水平和产品质量,以获得竞争优势。
客户需求多样化
03
客户需求多样化,要求企业提供更加定制化的产品和服务,以
满足不同客户的需求。
新材料、新工艺的机遇
新材料的应用
《微电子器件》课件
随着科技的不断发展,新型微电子器件的研究也 在不断推进。目前,新型微电子器件主要集中在 柔性电子器件、生物可穿戴器件、量子器件等领 域。
生物可穿戴器件
生物可穿戴器件是指能够与人体直接接触并监测 人体生理参数的微电子器件。目前,生物可穿戴 器件的研究重点在于提高其舒适性、准确性和稳 定性。
描述模拟电路性能的参数,表示输入与输出 之间的线性关系。
微电子器件的测试方法与设备
测试方法
包括功能测试、性能测试和可靠性测试等。
测试设备
如示波器、信号发生器、频谱分析仪等。
测试环境
需要控制温度、湿度、电磁干扰等环境因素 。
测试标准
根据不同应用领域制定相应的测试标准。
微电子器件可靠性分析
可靠性定义
02
微电子器件的基本结构与 原理
半导体材料基础
半导体材料的分类
元素半导体、化合物半导体、掺 杂半导体等。
半导体的基本性质
导电性、光学特性、热学特性等。
半导体的能带结构
价带、导带、禁带等概念及其对电 子跃迁的影响。
PN结与二极管
PN结的形成
01
扩散、耗尽层、空间电荷区等概念。
二极管的伏安特性
02
性能和热管理技术。
机械可靠性
微电子器件在受到机械 应力时容易发生损坏, 机械可靠性问题不容忽 视。目前,机械可靠性 的研究重点在于提高微 电子器件的抗冲击和抗
振动性能。
电气可靠性
微电子器件在长时间工 作过程中容易出现电迁 移、氧化等问题,影响 其电气性能。目前,电 气可靠性的研究重点在 于提高微电子器件的稳
柔性电子器件
柔性电子器件具有轻薄、可弯曲、可折叠等特点 ,被广泛应用于可穿戴设备、智能家居等领域。 目前,柔性电子器件的研究重点在于提高其稳定 性、可靠性和生产效率。
电子行业几种重要的微电子器件
电子行业几种重要的微电子器件引言微电子器件是电子行业中的重要组成部分,它们在各种电子设备中起到关键作用。
本文将介绍几种电子行业中常见且重要的微电子器件,包括集成电路、微处理器、MEMS传感器和功率器件。
通过了解这些器件的原理和应用,可以更好地理解电子行业的发展和创新。
1. 集成电路集成电路(Integrated Circuit,IC)是电子行业中最重要的微电子器件之一。
它是使用半导体材料制造的电子元件集合体,包括电阻、电容、电感、二极管、三极管等。
集成电路的主要特点是尺寸小、功耗低、可靠性高、成本低。
常见的集成电路类型包括模拟集成电路和数字集成电路。
模拟集成电路用于处理连续信号,它可以对信号进行放大、滤波、混频等操作。
模拟集成电路广泛应用于通信、音视频设备等领域。
数字集成电路用于处理离散信号,它通过逻辑门电路实现数字信号的处理和运算。
数字集成电路广泛应用于计算机、通信、自动化控制等领域。
集成电路的发展使得电子设备变得更加小型化、智能化和功能强大,推动了电子行业的快速发展。
2. 微处理器微处理器是一种集成电路,它是电子设备中的“大脑”,负责执行指令和控制计算机的运行。
微处理器包含运算器、控制器、缓存和寄存器等功能单元,它可以通过外部输入输出设备与外界进行信息交互。
微处理器的性能主要由时钟频率、位数和内核数量等指标决定。
随着技术的进步,微处理器的性能不断提高,使得计算机的运算速度和处理能力大幅提升。
微处理器广泛应用于个人电脑、服务器、嵌入式系统等领域。
它的发展推动了计算机技术和信息技术的快速发展,为人们的生活带来了巨大的改变。
3. MEMS传感器MEMS传感器(Microelectromechanical Systems Sensor)是一种微型机电系统,它结合了微电子技术和机械工程技术,具有感知、控制和执行功能。
MEMS传感器主要用于测量和检测各种物理量,如温度、压力、湿度、加速度和角度等。
它的小尺寸、低功耗和高精度使得它在手机、汽车、医疗、工业自动化等领域得以广泛应用。
电子科技大学《微电子器件》课件PPT(3-1)
3.1 双极结型晶体管基础
PN 结正向电流的来源是多子,所以正向电流很大 ;反向 电流的来源是少子,所以反向电流很小。
如果能用其他方法给反偏 PN 结Байду номын сангаас供大量少子,就能提高 反偏 PN 结的电流。
给反偏 PN 结提供少子的方法之一是在其附近制作一个正偏 PN 结,使正偏 PN 结注入的少子来不及复合就被反偏 PN 结收集 而形成很大的反向电流。反向电流的大小取决于其附近正偏 PN 结偏压的大小。
E
CE
C
P NP
NP N
B
B
E
C
E
C
B
B
均匀基区晶体管:基区掺杂为均匀分布。少子在基区主要 作扩散运动,又称为 扩散晶体管。
缓变基区晶体管:基区掺杂近似为指数分布,少子在基区 主要作漂移运动,又称为 漂移晶体管。
0
NE(x)
N+ P
xje
NB(x) NC
xjc
N
0 xje xjc
x
3.1.2 偏压与工作状态
PN P
通过改变正偏 PN 结的偏压来控制其附近反偏 PN 结的电流 的方法称为 双极晶体管效应 ,由此发明的双极结型晶体管获得 了诺贝尔物理奖。
双极结型晶体管 ( Bipolar Junction Transistor ) 简称为双极 型晶体管,或晶体管。
3.1.1 双极结型晶体管的结构
双极型晶体管有两种基本结构:PNP 型和 NPN 型,其结构 示意图和在电路图中的符号如下
定义:发射结正偏,集电结 零偏 时的 IC 与 IE 之比,称为
共基极直流短路电流放大系数,记为 ,即
IC
VEB 0,VCB 0
几种重要的微电子器件
按载流子类型分类
NMOS和PMOS,具有不同的电学 特性。
主要特点
高输入阻抗、低噪声、宽动态范围 、高速工作、高集成度等。
03
CATALOGUE
双极结型晶体管
工作原理
载流子的传输
双极结型晶体管是通过在基极-发 射极之间施加电压,产生一个小 的电流,这个电流控制集电极和 发射极之间的电流。
发展前景
随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展,集成电路产业将继续保持高速发展。未来,随着人工智能、物联网 、5G通信等新兴技术的普及和应用,集成电路的需求将会进一步增加,同时对集成电路的性能和功能要求也将越 来越高。因此,集成电路产业将继续朝着更高端、更复杂、更精密的方向发展。
02
CATALOGUE
放大作用
双极结型晶体管的放大作用是通 过在基极-发射极之间施加的电压 ,改变集电极和发射极之间的电 流,从而实现信号的放大。
制造工艺
半导体材料的选择
双极结型晶体管通常由硅 或锗等半导体材料制成。
晶体生长与切割
通过特定的工艺条件,将 半导体材料生长成一定形 状的晶体,然后将其切割 成所需的小片。
金属化与封装
关键技术
集成电路制造涉及的关键技术包括半导体制造工艺、薄 膜制备技术、光刻技术、刻蚀技术、掺杂技术等。其中 ,光刻技术是整个制造流程中最核心的技术之一,它决 定了芯片上电路图案的精度和细节。此外,刻蚀技术和 掺杂技术也直接影响了电路图案的质量和性能。
应用与前景
应用领域
集成电路被广泛应用于通信、计算机、消费电子、汽车电子、医疗器械等各个领域。随着科技的不断发展,集成 电路的应用领域也在不断扩展,如人工智能、物联网、5G通信等新兴领域都需要大量的集成电路支持。
几种重要的微电子器件课件
微电子器件的发展历程
微电子器件的起源
微电子器件的起源可以追溯到20世纪50年代,当 时人们开始研究利用半导体材料制造电子器件。
微电子器件的发展
随着微电子技术的不断发展,微电子器件的尺寸 不断缩小,性能不断提高,应用领域不断扩大。
微电子器件的未来
未来微电子器件将继续朝着更小尺寸、更高性能 、更低功耗的方向发展。
二极管的应用实例
总结词
二极管在电子设备中应用广泛,如整流、检波、稳压、开关等。
详细描述
在整流电路中,二极管可以将交流电转换为直流电;在检波电路中,二极管可以 将调制信号从载波中分离出来;在稳压电路中,二极管可以保持输出电压的稳定 ;在开关电路中,二极管可以控制电路的通断状态。
03
晶体管
晶体管的工作原理
二极管有多种分类方式,如按结构可分为点接触、面接触和 混合结构二极管,按功能可分为普通、开关、雪崩、齐纳等 类型。
详细描述
不同类型的二极管具有不同的特性和用途,如点接触二极管 适用于小电流、高频电路,面接触二极管适用于大电流、低 频电路。此外,二极管的伏安特性、反向击穿特性等也是其 重要的特性参数。
移到衬底上。
刻蚀技术
将光刻技术形成的电路图形刻 蚀到衬底上,形成电路元件和
互连结构。
掺杂技术
通过离子注入或扩散等手段, 将杂质引入到衬底中,改变材
料的导电性能。
集成电路的分类与特性
按功能分类
按集成度分类
数字集成电路、模拟集成电路、混合信号 集成电路等。
小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路 (MSI)、大规模集成电路(LSI)和超大 规模集成电路(VLSI)。
晶体管的特性参数包括电流放大倍数 、频率响应、输入输出电阻等,这些 参数决定了晶体管在不同电路中的性 能表现。