硅PNP双极型晶体管(器件工艺技术)
npn双极型晶体管的结构 -回复
npn双极型晶体管的结构-回复[PNP双极型晶体管的结构]晶体管是一种主要用于放大、开关和调节电流的半导体器件。
其中，双极型晶体管是最常用的一种类型。
双极型晶体管分为NPN型和PNP型两种，本文将以PNP型双极型晶体管为例，详细介绍其结构和工作原理。
第一部分：晶体管的构造PNP型双极型晶体管由三个不同掺杂的半导体材料组成：N型半导体（N 区）、P型半导体（P区）和再次掺杂的N型半导体（N区）。
下面将详细介绍每个区域及其构造。
1. P区：P区是PNP晶体管的基区，也称为P型基底区。
它是P型半导体材料，通过硼或镓的掺杂来实现。
基区通常具有较高的电阻，确保电流在其内部流过时发生变化。
2. N区：N区是PNP晶体管的发射极和集电极，也称为N型射极和N型集电区。
它是由砷或磷等杂质掺杂的N型半导体材料构成。
在N区的两侧有两个N型电极，分别称为射极和集电极。
3. N区：PNP晶体管的基区和发射极之间还有一块N型区域，称为N型基区（小基区）。
它的作用是形成一个PN结，控制电流的流动。
第二部分：晶体管的工作原理PNP双极型晶体管主要通过控制基区中P-N结的极化状态来控制电流的流动。
下面将详细介绍三种工作状态：截止状态、饱和状态和放大状态。
1. 截止状态：当没有输入信号时，基区的P-N结处于正向偏置状态，射极和基区之间没有电流流动。
此时，晶体管处于截止状态，无法传导电流。
2. 饱和状态：当有足够的输入信号通过基极与射极之间的电阻分配器流过时，基区的P-N结会逆向偏置，此时电流可流经射极。
这使得整个晶体管处于饱和状态，并使得电流流过集电极。
3. 放大状态：当输入信号较小时，基极电流较小，无法逆向偏置基区的P-N结。
在这种情况下，晶体管处于放大状态。
基区中的小电流通过P-N 结并通过整个晶体管流过，放大为集电极电流。
第三部分：晶体管的应用PNP型双极型晶体管由于其结构特性和功能，广泛应用于各种电子设备中。
其主要应用包括放大电路、开关电路和稳压电路等。
半导体器件技术在集成电路设计中的应用
半导体器件技术在集成电路设计中的应用随着科技的迅速发展，集成电路技术成为现代电子设备的核心。
而在集成电路设计中，半导体器件技术起着至关重要的作用。
本文将探讨半导体器件技术在集成电路设计中的应用，并重点介绍几种常见的半导体器件。
半导体器件是一种能够在特定条件下调控电流的器件，其特性在集成电路设计中起着重要的作用。
通过不同类型的半导体器件，可以实现不同的电子功能，如放大、开关、调节等。
以下是几种常用的半导体器件及其在集成电路设计中的应用：1. 双极型晶体管（BJT）：双极型晶体管是一种三层（NPN或PNP）结构器件，常用于集成电路中的放大和开关电路。
通过控制基极电流，可以有效地调节集电极电流，实现信号放大的功能。
BJT还可以用作开关，通过控制基极电流的开关状态，可以控制电路的导通和断开。
2. 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）：MOSFET是一种基于N型或P型半导体材料制造的晶体管。
它具有低功耗、高开关速度和较低的电流漏泄等优点，广泛应用于集成电路中。
在集成电路设计中，MOSFET常用于数字电路，例如逻辑门、存储器和微处理器等。
它还可以用于模拟电路设计，如运算放大器和滤波器。
3. 整流器：整流器是一种将交流电信号转换为直流电信号的半导体器件。
在集成电路设计中，整流器常用于电源管理电路。
它能够将输入的交流电信号转换为稳定的直流电信号，为其他电路提供可靠的电源。
整流器可分为半波整流器和全波整流器两种类型，在不同应用场景下选择合适的整流器类型。
4. 可调电阻：可调电阻是一种能够调节电阻值的半导体器件。
在集成电路设计中，可调电阻常用于模拟电路的设计，如音频放大器和滤波器。
通过调节电阻值，可以实现信号的增益和频率的调节，满足不同的应用需求。
5. 可控硅（SCR）：可控硅是一种用于高电流和高电压应用的半导体器件。
它可以用作开关或晶闸管，在集成电路设计中被广泛用于电源控制和电机控制等领域。
可控硅能够经受高压和高电流的冲击，并有较低的漏电流。
pnp晶体管工作原理
pnp晶体管工作原理PNP晶体管工作原理。
PNP晶体管是一种常用的半导体器件，它在电子设备中起着重要的作用。
了解PNP晶体管的工作原理对于理解电子设备的工作原理至关重要。
本文将介绍PNP晶体管的工作原理，帮助读者更好地理解这一器件的工作原理。
PNP晶体管是一种双极型晶体管，由三个掺杂不同材料的半导体层构成。
它由一层N型半导体夹在两层P型半导体之间组成。
PNP 晶体管的工作原理主要涉及电流的控制和放大。
当在基极端施加正电压时，会导致P型半导体中的空穴向基极流动。
这样就形成了一个电流，称为基极电流。
基极电流的大小取决于基极端的电压，当电压增大时，基极电流也会增大。
当基极电流流入基极时，会引起发射极和集电极之间的电流。
这是因为发射极和集电极之间的结是反向偏置的，当基极电流流入基极时，会减小这个反向偏置，从而使发射极和集电极之间的电流增大。
这样就实现了对发射极和集电极之间电流的控制。
这种控制电流的作用使得PNP晶体管可以被用来放大电流信号。
在PNP晶体管中，发射极和集电极之间的电流是由基极电流控制的。
当基极电流增大时，发射极和集电极之间的电流也会增大。
这种现象被称为电流放大。
PNP晶体管的电流放大作用使得它可以被用来放大弱信号，从而实现对信号的放大和控制。
除了电流放大作用，PNP晶体管还可以被用来实现电流的开关控制。
当在基极端施加足够大的正电压时，会使得基极电流增大，从而导致发射极和集电极之间的电流急剧增大。
这时，PNP晶体管就处于导通状态，可以用来控制电路中的开关。
当去除基极端的正电压时，基极电流减小，发射极和集电极之间的电流也减小，PNP晶体管就处于截止状态，电路中的开关也就关闭了。
综上所述，PNP晶体管的工作原理主要涉及电流的控制和放大。
通过对基极端的电压控制，可以实现对发射极和集电极之间电流的控制，从而实现对信号的放大和控制，同时也可以实现对电路的开关控制。
PNP晶体管在电子设备中有着广泛的应用，了解其工作原理对于理解电子设备的工作原理具有重要的意义。
双极型三极管
mA
RC
* uCE ≥ 1 V，特性
曲线重合。
iB/A uCE 0
b
c e
V
V UCE
UCC
uCE 2V
O
UBE
19 uBE / V uCE ≥ 1 时的输入特性具有实用意义。
2、输出特性
iC f (uCE ) iB 常数
划分三个区：截止区、 放大区和饱和区。
(1)截止区 域。 iB ≤ 0 的区
UCC
(a)共发射极接法
1、直流参数
是表征管子在直流电压作用下的参数。 有以下几个： (1)共基直流电流放大系数 忽略反向饱和电流 ICBO 时，
IC IE
(2)共射直流电流放大系数
忽略穿透电流 ICEO 时，
IC IB
24
(3) 集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO 小功率锗管 ICBO 约为几微 安；硅管的 ICBO 小，有的为纳 安数量级。
将 iC 与 uCE 乘积等于规 定的 PCM 值各点连接起来， 可得一条双曲线。
iCuCE < PCM 为安全工作区 iCuCE > PCM 为过损耗区
iC
PCM = iCuCE
过
安 损 全 耗 工作 区
O
区
27 u CE
(3)极间反向击穿电压 外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。 U(BR)CEO ：基极开路 时，集电极和发射极之间 的反向击穿电压。
17
1、输入特性
RB IB b UBB
+ UBE _
iB f ( uBE ) u
曲线
CE 常数
c e
第4章 双极型晶体管工作原理
b I
BN
IB+
15V
RB IE I e
IE
U CC
UBB
4.4.2
晶体管伏安特性曲线及参数
晶体管有三个电极,通常用其中两个分别作输入, 晶体管有三个电极 , 通常用其中两个分别作输入 , 输出端,第三个作公共端, 输出端 , 第三个作公共端 , 这样可以构成输入和输出两 个回路.实际中有共发射极 共集电极和共基极三种基 共发射极, 个回路 . 实际中有 共发射极 , 共集电极和共基极 三种基 本接法,如图所示. 本接法,如图所示.
一定而u 增大时,曲线仅略有上翘( 略有增大). 一定而 CE增大时,曲线仅略有上翘(iC略有增大). 原因: 原因: 基区宽度调制效应(Early效应) 基区宽度调制效应(Early效应) 效应 或简称基调效应
UCE
由于基调效应很微弱,uCE 由于基调效应很微弱, 在很大范围内变化时I 在很大范围内变化时 C基本不 一定时, 变.因此,当IB一定时, 因此, 集电极电流具有恒流特性. 集电极电流具有恒流特性.
4.4 双极性晶体管
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件.它有 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件. 三个电极,所以又称为半导体三极管,晶体三极管等,以 三个电极,所以又称为半导体三极管,晶体三极管等, 后我们统称为晶体管.常见的晶体管其外形如图示. 后我们统称为晶体管.常见的晶体管其外形如图示. 晶体管其外形如图示
共发射极 共基极 共集电极 其中, 共发射极接法更具代表性, 其中 , 共发射极接法更具代表性 , 所以我们主要讨 论共发射极伏安特性曲线. 论共发射极伏安特性曲线.
晶体管共发射极特性曲线
晶体管特性曲线包括输入和输出两组特性曲线. 晶体管特性曲线包括输入和输出两组特性曲线 . 这 两组曲线可以在晶体管特性图示仪的屏幕上直接显示出 也可以用图示电路逐点测出. 来,也可以用图示电路逐点测出. 一,共发射极输出特性曲线 共发射极输出特性曲线 共射输出特性曲线是以 iB为参变量时,iC与uCE间的 为参变量时, 关系曲线,即 关系曲线,
双极型集成电路制造工艺
双极型集成电路（Bipolar）制造工艺双极集成电路基础有源器件：双极晶体管无源器件：电阻、电容、电感等双极IC：数字集成电路、模拟和微波集成电路特点：速度快、稳定性好、负载能力强新型双极晶体管：异质结双极晶体管多晶硅发射极双极晶体管B E C•埋层•外延层•隔离区•基区•发射区和集电区•金属化PN结隔离的NPN晶体管•钝化层•几个概念–有源区:硅片上用于制造元器件的区域–场区:没有制作元器件的区域•埋层•外延层•隔离区•基区•发射区和集电区•金属化•钝化层介质(厚氧化层)隔离的NPN晶体管如何制造双极晶体管？双极晶体管是基于平面工艺，在硅表面加工制造出来的元器件隔离方法：PN结隔离、PN结对通隔离、介质—PN结混合隔离、全介质沟槽隔离PN结隔离PN结对通隔离轻掺杂的外晶体管延层PNP晶体管(横向PNP和衬底PNP)C EN C EB B P PP P横向PNP晶体管B EP CN+N+ N-epiP-subs衬底PNP晶体管pn结隔离SBC结构工艺流程pn结隔离SBC结构工艺流程n+埋层的设计n+埋层的两个作用①减小晶体管收集区串联电阻②减弱寄生PNP管效应考虑二个要点①选固溶度大的杂质以减小埋层的电阻率②选扩散系数小的杂质以减小后续高温工艺中n+埋层向外延层的扩散外延生长的设计外延层电阻率隔离区的设计z确保p+隔离扩散穿透整个n型外延层,和p型衬底相通z隔离扩散过程中外延层的下推距离集电极深接触的设计①进一步降低集电极串联电阻②集电极欧姆接触穿透外延层和埋层相连③使用“磷穿透”工艺两个不利因素：①增加工艺的复杂性n+②加大集电极和基区之间的距离基区形成的设计考虑z为提高电流放大倍数β值和减小基区渡越时间，要求基区宽度W小，基区的掺杂浓度N低b b太低时，在较高工作电压下，集电结和发射结z Nb空间电荷区容易相连会造成穿通现象，而且低Nb 也会加大基区电阻.小到一定限度，也要求提高基区的浓度防止基z Wb区穿通依据实际情况折衷考虑。
双极型晶体管
晶体管的特性 一、晶体管结构简介 1.晶体管的两种结构
双极型晶体管(BJT)
一、晶体管结构简介 1.晶体管一般由NPN和 PNP两种结构组成 2.晶体管有三个区:
以NPN型晶体 管为例。
பைடு நூலகம்
基区(P):很薄,空穴浓度较 小——引出基极b. 发射区(N):与基区的接触 面较小——引出发射极e. 集电区(N):与基区的接触 面较大——引出集电极c.
发射极 发射结 N P IEP IEN IBN 集电结 N ICN 集电极
e IE
－
IC c +
ICBO
VEE
空穴
电子
－ + I B b
VCC
顾名思义：发射区的作 二、晶体管的电流分 用是发射电 子,集电区的作 配和放大作用 用是收集电子,下面以NPN 为例分析 载流子 1.型三极管 晶体管正常工作时 (即电子和空穴)在晶体管内 各极电压的连接及作 部的传输情况。 用
IC
IB +
b +
c
VCE
VBB
－
VBE
－ e
IE
三、晶体管的特性曲 线 V CC 1. 共射极电路的特性 曲线
共射电路输入特性曲线 共射电路输出特性曲线
双极型晶体管(BJT)
输入特性曲线的作法 IB=f(VBE ) IV =常数
CE
三、晶体管的特性曲线 1.共射电路的特性曲线 (1)输入特性
输入特性曲线就 是研究三极管be 之间输入电流 I B 随输入电压 V B E 的变化规律。
电流方向 基极
连接BJT各极间电压的一般特性 晶体管的电流分配 晶体管的放大作用
双极型晶体管(BJT)
二、晶体管的电流分 发射结必须处于正向 配与放大作用 偏置——目的削弱发射结 1.晶体管各PN结电压连 集电结必须处于反向偏 接的一般特性 分析集射结电 发射结变薄有 置——目的增强集电结
双极工艺
V型槽介质隔离互补双极工艺
• 优点是在体硅上制造晶体管的传输特性比 在外延硅层上制造的晶体管要好得多，寄生 电容也大大降低，
• 最大的缺点是集成度低，单晶材料的磨抛 处理也很困难，限制了该技术的发展
36
互补双极工艺技术的重大突破
• 目前美国国家半导体公司（NS）实现了互 补双极工艺技术的一项重大破——VIP10。 互补双极晶体管无论采用 NPN 还是 PNP 设计，均较其他晶体管更能为新一代的高性 能、高速度放大器提供所需的功能
• BCD是一种单片集成工艺技术。1986年由 意法半导体（ST）公司率先研制成功，这 种技术能够在同一芯片上制作双极管 Bipolar-CMOS-DMOS 器件，称为BCD 工艺
28
BCD工艺
• BCD工艺把双极器件和CMOS器件同时制 作在同一芯片上。它综合了双极器件高跨导、 强负载驱动能力和CMOS集成度高、低功耗 的优点，使其互相取长补短，发挥各自的优 点。
集电区 (N型外延层)
C
S
P+
n+
p
n+
P+
n-epi
n+-BL
P-Si
四层三结结构的双极晶体管
衬底(P型)
双极集成电路元件断12 面图
EB
C
S
P+
n+
p
n+
P+
n-epi
n+-BL
P-Si
等效电路
B(p) pnp
E(n+)
npn C(n)
S(p)
双极集成电路等效13电路
采用双极工艺制造集成电路
9
双极集成电路中元件的隔离
PNP双极型晶体管课程设计
P N P双极型晶体管课程设计(总26页)--本页仅作预览文档封面，使用时请删除本页--pnp双极型晶体管课程设计学生姓名馥语甄心目录1.设计任务及目标......................................................................P12.概述－发展现状......................................................................P13.设计思路.................................................................................P24.各材料参数和结构参数的设计...............................................P2原材料的选择....................................................................................P2 各区掺杂浓度和相关参数的计算....................................................P4 集电区厚度Wc 的选择.....................................................................P5 基区宽度WB 的选择........................................................................P7 扩散结深及发射区面积、基区面积的确定....................................P75.工艺参数设计.........................................................................P8硅片氧化相关参数............................................................................P8 基区扩散相关参数............................................................................P9 发射区扩散相关参数 ......................................................................P106.刻画掩模板.............................................................................P12基区掩模板........................................................................................P12 发射区掩模板....................................................................................P12 金属引线掩模板................................................................................P13 设计参数总结....................................................................................P147.工艺步骤.................................................................................P14清洗....................................................................................................P15 氧化工艺............................................................................................P15 光刻工艺............................................................................................P17 磷扩散工艺........................................................................................P18 硼扩散工艺........................................................................................P19 β、CBO CEO V V /的测量........................................................................P208.工艺总流程.............................................................................P21 9.体会与心得.............................................................................P241.设计任务及目标设计一个均匀掺杂的pn p型硅双极晶体管，满足T=300K时，基区掺杂浓度为N B=1016cm-3,`共发射极电流增益=80。
双极型晶体管介绍
双极型晶体管品体管的极限参数品体管的极限参数双极型晶体管(BipolarTransistor)由两个背匏背型空构成的具有电流放大作用的晶体三极管。
起源于1948年发明的点接触晶体三极管，50年代初发展成结型三极管即现在所称的双极型晶体管。
双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。
在这3层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区。
当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，这就是晶体管的放大效应。
双极型晶体管是一种电流控制器件，电子和空穴同时参与导电。
同场效应晶体管相比,双极型晶体管开关速度快，但输入阻抗小，功耗大。
双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可竟性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、臼控装置、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用。
晶体管：用不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，就构成了晶体管.晶体管分类：NPN型管和PNP型管输入特性曲线：描述了在管乐降UCE一定的情况下，基极电流iB与发射结压降uBE之间的关系称为输入伏安特性，可表示为：硅管的开启电压约为0.7V,铸管的开启电压约为0.3V。
输出特性曲线：描述基极电流旧为一常量时，集电极电流iC与管乐降uCE之间的函数关系。
可表示为：双击型晶体管输出特性可分为三个区♦截止区：发射结和集电结均为反向偏置。
IE@0,IC@0,UCE@EC,管子失去放大能力。
如果把三极管当作一个开关，这个状态相当于断开状态。
♦饱和区：发射结和集电结均为正向偏置。
在饱和区IC不受IB的控制，管子失去放大作用，UCE@0,IC=EC/RC,把三极管当作一个开关，这时开关处于闭合状态。
♦放大区：发射结正偏，集电结反偏。
放大区的特点是：♦IC受IB的控制，与UCE的大小几乎•无关。
因此三极管是一个受电流IB控制的电流源。
♦特性曲线平坦部分之间的间隔大小，反映基极电流IB对集电极电流IC控制能力的大小，问隔越大表示管子电流放大系数b越大。
双极型晶体管
双极型晶体管电子和空穴两种载流子都起作用的晶体管，又称结型晶体管。
1948年，人们发现原始的点接触晶体管具有放大作用,但由于金属丝与晶体表面的接触很不可靠,因此使用受到很大限制。
1950年，用切克劳斯基法拉出锗单晶，接着又拉出硅单晶。
1951年发展锗的区域提纯技术和硅的无坩埚区域提纯技术,获得纯度达99.999999％的锗、硅单晶。
在PN结理论发展的基础上，加上锗材料、硅材料制备技术的进展，1951年用合金法制成合金结晶体管。
1955年杂质向半导体中扩散的新技术得到发展，1956年制成扩散型晶体管，使晶体管的工作频率提高两个数量级。
1959年硅表面热生长二氧化硅工艺和光刻技术的发展，促使1960年研制成功平面型晶体管。
由于晶体管表面有了钝化层，使器件的稳定性大为提高。
平面技术为集成电路和大规模集成电路的研究打下基础。
基本结构双极型晶体管有两种基本结构;PNP型和NPN型（图1），由两个背靠背的PN结组成。
在这三层半导体中,中间一层叫基区(B)，左右两层分别叫发射区(E)和集电区(C)。
发射区和基区间形成发射结，集电区和基区间形成集电结。
晶体管按功率耗散能力大小可分为小功率管、中功率管、大功率管。
按工作频率的高低可分为低频管、高频管、微波管。
按制造工艺又可分为合金管、合金扩散管、台式管、外延平面管（图2）。
合金管的基区宽度和结电容都较大,频率性能差,一般仅用于低频电路。
合金扩散管的基区由扩散形成,基区较薄,基区杂质分布所形成的内建场能加速少数载流子渡越，因此它的频率特性较好，可用于高频范围。
外延平面管的基区和发射区都可用扩散或离子注入工艺形成，基区宽度可精确控制到 0.1微米。
采用电子束曝光、干法腐蚀等新工艺可获得亚微米的管芯图形线条。
因此，它的工作频率可从超高频一直延伸到微滤 X波段。
外延平面管加上掺金工艺可制成超高速开关管和各种高速集成电路（如ECL电路）。
放大作用对于 NPN晶体管共发射极电路，若在发射结上加正偏压，在集电结上加负偏压，则晶体管处于放大状态。
PNP工艺流程.ppt
金属化（铝淀积）
清洗
放片
抽真空
测试
取片
蒸发
蒸发铝 铝
P+ N P-外延层
二氧化硅
蒸发
P+ 衬底
反刻铝
按照电路连线要求在淀积的铝层上光刻出 铝条，芯片中的各个元件便被连接成为具 有某种功能的电路。
反刻铝
涂胶
前烘
对准
检查 坚膜
显影 腐蚀
曝光 去胶
反刻铝
P+ N P-外延层
涂胶
P+ 衬底
反刻铝
基区扩散
清洗
升温
放片
测试
氧化
硼扩散
基区扩散
硼
P-外延层
二氧化硅
P+ 衬底
在基区扩散完全后，再在表面形成一层二氧化硅层
P-外延层
N
再分布及氧化
P+ 衬底
二氧化硅
发射区光刻
P-外延层
光刻胶 二氧化硅
N
P+ 衬底
发射区光刻
UV
N P-外延层
掩膜版 光刻胶 二氧化硅
曝光
P+ 衬底
发射区光刻
N P-外延层
对得到的晶圆进行清洗、烘干，为下一步 加工创造条件。
一次氧化
将衬底片放入1100摄氏度氧化炉中通入氧 气（干氧）氧化10分钟后；以湿氧化方法 （以氧气通入沸腾的水中，让氧气携带水 汽进入高温炉管中对硅片进行氧化）氧化 90分钟；再换用干氧氧化30分钟，生成设 定厚度的二氧化硅层，作为埋层扩散掩蔽 层。
PNP晶体管工艺流程
作者：余文博、冯浪 卢思宇、刘正林
双极工艺发展过程中，在早期的标准双极 （或常规双极）工艺集成的基础上陆续推 出了多晶发射极双极、互补双极、SiGe双 极、SOI全介质隔离双极等工艺。
PNP工艺流程
铝合 金
清洗
升温
放片
测试
取片
合金
铝合金
B
E
P+ N P-外延层
二氧化硅
P+ 衬底
C
淀积钝化层
在低温430摄氏度下，采用低压化学气相淀 积方法淀积含磷2%~3%的掺磷二氧化硅 层达到设定厚度，作为器件的钝化保护层。
压焊块光刻
中测
压焊 引线
封帽
放大 倍数
击穿 电压
可靠 性筛 选、 测试
谢谢！
发射区扩散
清洗
升温
放片
测试
氧化
磷扩散
发射区扩散
磷
P+ N P-外延层
二氧化硅
扩散
P+ 衬底
发射区扩散
P+ N P-外延层
二氧化硅
P+ 衬底
再分布及氧化
引线接触孔光刻
涂胶
前烘
对准
检查 坚膜
显影 刻蚀
曝光 去胶
引线接触孔光刻
P+ N P-外延层
光刻胶 二氧化硅
涂胶
P+ 衬底
引线接触孔光刻 UV
UV
P+ N P-外延层
掩膜板 光刻胶
铝 二氧化硅
曝光
P+ 衬底
反刻铝
P+ N P-外延层
铝 二氧化硅
显影
P+ 衬底
反刻铝
P+ N P-外延层
二氧化硅
刻蚀
P+ 衬底
反刻铝
P+ N P-外延层
二氧化硅
去胶
P+ 衬底
铝合金
在炉管内，以低温（450摄氏度，氮气环境， 30分钟），使铝-硅共熔，以增加可靠性。
双极型晶体管
iC
iB b c +
输
入 信
uBE
号
-
VBB
e VCC
共发射极放大电路
基极电流iB是由发射结间 负 电压uBE控制的。
载 u i u B E iB iC
在集电极回路中串接一个 负载电阻，就可以在负载 电阻两端得到相应的幅度 较大的变化电压。
第三节
iE e
c iC
-输u 入 NhomakorabeaBE
0 0.2 0.4 0.6 0.8 uBE(V)
c
特 3. 继续增大uCE，曲线右 点 移的距离很小。
μA
b iB
常用uCE=1V的一条曲线来 RW1 代表uCE>1V的所有输入特
性曲线
u +V BE -
VBB
e
PNP型锗晶体管和NPN型硅晶体管输入特性 第三节
iB(mA)
0.16 uCE=0V
-6V
第三节
晶
电流放大系数
体
管
的
极间反向电流
主
要
参
极限参数
数
频率参数
（一）电流放大系数
1.共射直流电流放大系数
第三节
2.共射交流短路电流放大系数β
3.共基直流电流放大系数
和共基交流放大系数
1.共射直流电流放大系数
第三节
表示静态（无输入信号）时的电流放大系数。即集电极
电压UCE一定时，集电极电流和基极电流之间的关系。
+ V
uBE
-
V
+ -
--
RW2
VCC
iC(mA)
0.12 20℃
12
0.10
第三讲双极型晶体管
iB UCE=0V 10 1
uBE
对于一定的uBE ，当uCE增大到一定值后，集电结的电场已足够强，可以将发射区注入到基 区的绝大部分非平衡少子收集到集电区，因此即使再增大uCE ， iC也不可能明显增大了。
1 一 般 ：为 几 十 到 几 百
（五）BJT的结偏置电压与各极电流的关系
1、发射结正偏电压uBE对各极电流的作用——正向控制作用。 发射极电流实际上是正偏发射结的正向电流：
iE ISeuBE/UT;
u i BE
两者是指数关系。
E
iC iE;
iB
iE
1
uBE iC、 iB
uCB
iB
发射结
发射 区
集电结 基区
集电 区
E
B
C
uCB
iE
I euBE/UT S
uCB通过厄利效应对BJT电流的影响远不如uBE对电流的正向控制作用大，但它的存在使BJT的电流受控关系 复杂化，使之成为所谓的“双向受控元件”，由此带来分析的复杂化，并有可导致放大器因“内反馈”而
性能变坏。
（六）BJT的截止和饱和工作状态 c
与单个PN结的反向饱和电流一样。 IB = -ICBO， IC = ICBO ICBO的值很小，硅管小于1µA，锗管约10µA，受温度影响很 大。
（2）集电极反向穿透电流ICEO ： 此电流从集电区穿越基区流至发射区，所以叫穿透电流。 ICEO= （1+）ICBO ( P30 ) ICBO和ICEO都是衡量BJT温度稳定性的重要参数，因ICEO大， 容易测量，所以常把ICEO作为判断管子质量的重要依据。
pnp 工作原理
pnp 工作原理
PNP是指正负电荷载子半导体材料中导电电子由P型半导体
区域向N型半导体区域输运的工作原理。
PNP晶体管是一种
三层结构的双极型晶体管，它由两个异性掺杂的P型半导体
区域夹着一个N型半导体区域组成。
PNP晶体管的工作原理是基于外加电压与掺杂浓度的相互作用。
当驱动电压施加到PNP晶体管的两个P型半导体区域时，掺杂浓度较高的P型区域变为基极，掺杂浓度较低的P型区
域变为发射极，而N型区域为集电极。
当正向电压施加在发射极与基极之间时，由于P型区域的电
子浓度比N型区域低，P型区域中的空穴会向N型区域扩散，进而与N型区域中的电子重新结合，形成一个正向电流。
这
种电流是通过基极控制的，当基极电流增加时，正向电流也会相应增加。
当PNP晶体管的发射极与基极之间施加一个正向电压时，由
于基极与发射极之间的空穴扩散导致了一定的电流。
这些电流通过PNP晶体管的基极电流控制端流入集电极，形成了PNP
晶体管的工作。
总的来说，PNP晶体管的工作原理是通过外加电压和掺杂浓
度差异造成的电子和空穴扩散效应导致电流的流动。
通过控制基极电流来控制集电极电流，从而实现PNP晶体管的放大和
开关功能。
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集成10 半导体制造工艺
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二、器件的结构图
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平衡条件下的PNP三极管的示意图
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CB
E
三极管剖面图
C
B
E
三极管俯视图
C：collector 集电区
B：base 基区
E：emitter 发射区
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• 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
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五.双极型器件的扩展——异质结双极性晶体 管
在图中的异质结双极性晶体管中， 基极区域的能隙分布不均匀有利于 少数载流子（电子）通过基极区域 。图中浅蓝色表示耗尽层。
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四.双极结型晶体管的发展历史
• 1947.12.23日第一只点接触晶体管诞生-Bell Lab.(Bardeen、 Shockley、Brattain)
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硅PNP双极型晶体管
PNP Bipolar Junction Transistors
小组成员 李 钊
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目录 （1）器件的应用 （2）器件的结构及名称 （3）器件的制作工艺 （4）器件的发展历程 （5）双极型器件的扩展
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一、器件的应用
双极性晶体管能够放大信号,提供较高的跨导和输 出电阻，并且具有较好的功率控制、高速工作以及耐 久能力，所以它常被用来构成放大器电路，或驱动扬 声器、电动机等设备，并被广泛地应用于航空航天工 程、医疗器械和机器人等应用产品中。
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• 异质结双极性晶体管（heterojunction bipolar transistor）是一种改良的双极性晶 体管，它具有高速工作的能力。研究发现，这种晶体管可以处理频率高达几百 GHz的超高频信号，因此它适用于射频功率放大、激光驱动等对工作速度要求苛 刻的应用。
• 异质结是PN结的一种，这种结的两端由不同的半导体材料制成。在这种双极性 晶体管中，发射结通常采用异质结结构，即发射极区域采用宽禁带材料，基极区 域采用窄禁带材料。常见的异质结用砷化镓（GaAs）制造基极区域，用铝-镓-砷 固溶体（AlxGa1-xAs）制造发射极区域。[1]:101采用这样的异质结，双极性晶 体管的注入效率可以得到提升，电流增益也可以提高几个数量级。
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三、器件的制作工艺
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集成10 半导体制造工艺8集成10 半导体制造工艺
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集成10 半导体制造工艺
• 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-美德州仪器公司（TI）
• 1956年Bardeen、Shockley、Brattain获诺贝尔奖