郑州大学半导体集成电路复习总结

大学半导体的基本知识总结1. 半导体基础知识1.1. 半导体介绍半导体器件是构成电子电路的基本元件，而它所用的材料是半导体材料。

而半导体材料是指：导电性介于导体与绝缘体之间的物质。

半导体除了导电性介于导体和半导体之间，还具有如下性质：1.温度升高可以显著提高半导体的导电能力。

例如：纯Si当温度从30∘C到20∘C时，电阻率增大一倍2.微量杂质的含量(有无，多少)可以显著改变半导体的导电能力。

例如：每1百万个Si原子中掺入1个杂质原子(+3价元素和+5价元素)，则在常温(27∘C，常温为什么是27∘C，因为让绝对温度是一个整数，T=273+t，T最接近的是300k，故t为27∘C)条件下，它的电阻率由214,000Ω⋅cm下降为0.2Ω⋅cm，3.光照可以显著提高半导体的导电能力，例如：淀积在绝缘基片上的CdS薄膜，它在无光照情况下电阻值约为几十MΩ，而在光照下电阻值约为几十KΩ4.另外磁场、电场也可以显著改变半导体导电能力所以半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间，另外还是一种自身性质容易受到外界的光、热、磁、电以及微量杂质含量变化而发生显著变化的材料。

而半导体有这么好的性质，则我们可以利用起来，尤其后面所介绍的二极管、三极管、场效应管就是使用了微量杂质的含量可以显著改变半导体的导电能力的性质。

1.2. 本征半导体我们如何给半导体掺入微量杂质呢？能否自然界的石英石(主要成分就是Si)掺入杂质呢？我们是不能对自然界的Si直接使用，因为它含有各种各样的杂质，有了杂质导致它的导电性不可控，而想作为所有半导体的基本材料，首先达到目的是它的导电性可控。

于是我们需要把自然界的Si变成纯净的Si晶体结构，而这种纯净的半导体晶体结构又被称为本征半导体。

本征半导体的特点：（本征半导体是纯净的晶体结构）1.纯净，故代表无杂质2.晶体结构，代表着稳定。

本身就是你拉着我，我拉着你大家都不要动，从而它的导电性比自然界的Si都还差。

集成电路分析集成工业的前后道技术：半导体（wafer）制造企业里面，前道主要是把mos管，三极管作到硅片上，后道主要是做金属互联。

集成电路发展：按规模划分，集成电路的发展已经历了哪几代？参考答案：按规模，集成电路的发展已经经历了：SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI及GSI。

它的发展遵循摩尔定律解释欧姆型接触和肖特基型接触。

参考答案：半导体表面制作了金属层后，根据金属的种类及半导体掺杂浓度的不同，可形成欧姆型接触或肖特基型接触。

如果掺杂浓度比较低，金属和半导体结合面形成肖特基型接触。

如果掺杂浓度足够高，金属和半导体结合面形成欧姆型接触。

、集成电路主要有哪些基本制造工艺。

参考答案：集成电路基本制造工艺包括：外延生长，掩模制造，光刻，刻蚀，掺杂，绝缘层形成，金属层形成等。

光刻工艺：光刻的作用是什么？列举两种常用曝光方式。

参考答案：光刻是集成电路加工过程中的重要工序，作用是把掩模版上的图形转换成晶圆上的器件结构。

曝光方式：接触式和非接触式25、简述光刻工艺步骤。

参考答案：涂光刻胶，曝光，显影，腐蚀，去光刻胶。

26、光刻胶正胶和负胶的区别是什么？参考答案：正性光刻胶受光或紫外线照射后感光的部分发生光分解反应，可溶于显影液，未感光的部分显影后仍然留在晶圆的表面，它一般适合做长条形状；负性光刻胶的未感光部分溶于显影液中，而感光部分显影后仍然留在基片表面，它一般适合做窗口结构，如接触孔、焊盘等。

常规双极型工艺需要几次光刻？每次光刻分别有什么作用？参考答案：需要六次光刻。

第一次光刻--N+隐埋层扩散孔光刻；第二次光刻--P+隔离扩散孔光刻第三次光刻--P型基区扩散孔光刻；第四次光刻--N+发射区扩散孔光刻；第五次光刻--引线接触孔光刻；第六次光刻--金属化内连线光刻掺杂工艺：掺杂的目的是什么？举出两种掺杂方法并比较其优缺点。

参考答案：掺杂的目的是形成特定导电能力的材料区域，包括N型或P型半导体区域和绝缘层，以构成各种器件结构。

一、半导体物理知识大纲核心知识单元 A：半导体电子状态与能级（课程基础——掌握物理概念与物理过程、是后面知识的基础）半导体中的电子状态（第 1 章）半导体中的杂质和缺陷能级（第 2 章）核心知识单元 B：半导体载流子统计分布与输运（课程重点——掌握物理概念、掌握物理过程的分析方法、相关参数的计算方法）半导体中载流子的统计分布（第 3 章）半导体的导电性（第 4 章）非平衡载流子（第 5 章）核心知识单元 C：半导体的基本效应（物理效应与应用——掌握各种半导体物理效应、分析其产生的物理机理、掌握具体的应用）半导体光学性质（第10 章）半导体热电性质（第11 章）半导体磁和压阻效应（第12 章）二、半导体物理知识点和考点总结第一章半导体中的电子状态本章各节内容提要：本章主要讨论半导体中电子的运动状态。

主要介绍了半导体的几种常见晶体结构，半导体中能带的形成，半导体中电子的状态和能带特点，在讲解半导体中电子的运动时，引入了有效质量的概念。

阐述本征半导体的导电机构，引入了空穴散射的概念。

最后，介绍了Si、Ge 和 GaAs 的能带结构。

在 1.1 节，半导体的几种常见晶体结构及结合性质。

（重点掌握）在 1.2 节，为了深入理解能带的形成，介绍了电子的共有化运动。

介绍半导体中电子的状态和能带特点，并对导体、半导体和绝缘体的能带进行比较，在此基础上引入本征激发的概念。

（重点掌握）在 1.3 节，引入有效质量的概念。

讨论半导体中电子的平均速度和加速度。

（重点掌握）在1.4 节，阐述本征半导体的导电机构，由此引入了空穴散射的概念，得到空穴的特点。

（重点掌握）在 1.5 节，介绍回旋共振测试有效质量的原理和方法。

（理解即可）在 1.6 节，介绍 Si 、Ge 的能带结构。

（掌握能带结构特征）在 1.7 节，介绍Ⅲ -Ⅴ族化合物的能带结构，主要了解GaAs 的能带结构。

（掌握能带结构特征）本章重难点：重点：1、半导体硅、锗的晶体结构（金刚石型结构）及其特点；三五族化合物半导体的闪锌矿型结构及其特点。

郑州大学半导体集成电路复习总结1.基本概念：集成电路：是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，把构成具有一定功能的电路所需的半导体有源器件、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部“集成”在一块半导体单晶片上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的电路。

集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目。

多项目晶圆技术：多项目晶圆就是将多个使用相同工艺的集成电路设计放在同一晶圆片上流片，制造完成后，每个设计可以得到数十片芯片样品，这一数量对于原型设计阶段的实验、测试已经足够。

而该次制造费用就由所有参加MPW的项目按照芯片面积分摊，成本仅为单独进行原型制造成本的5%-10%，极大地降低了产品开发风险、培养集成电路设计人才的门槛和中小集成电路设计企业在起步时的门槛。

无生产线集成电路设计：代工厂：加工厂的铸造车间，无自己产品。

优良的加工技术(包括设计和制造)及优质的服务为客户提供加工服务。

2.微电子的战略地位：对人类社会的巨大作用3.集成电路分类：按器件结构类型分类：①双极集成电路②金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路③双极-MOS(BiMOS)集成电路按集成度分类：①小规模集成电路②中规模集成电路③大规模集成电路④超大规模集成电路⑤特大规模集成电路⑥巨大规模集成电路按使用的基片材料分类：①单片集成电路②混合集成电路按电路的功能结构分类：①数字集成电路②模拟集成电路③数模混合集成电路按应用领域分类：①标准通用集成电路②专用集成电路 4.集成电路按规模划分经历了哪几代？遵循什么定律？小规模集成（SSI）→中规模集成（MSI）→大规模集成（LSI）→超大规模集成电路(VLSI)→特大规模集成电路(ULSI)→GSI(巨大规模集成)→SoC(系统芯片)。

摩尔定律：集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小根号2倍。

5.IC（集成电路）、VLSI(超大规模集成电路）、ULSI(特大规模集成电路）6.高K介质：问题：90nm工艺之前，晶体管之间的电流泄露问题并不是很严重，因为晶体管之间有较长的间距。

一、半导体与PN 结1.P 型半导体：本征半导体+三价杂质元素←受主杂质（硼） 多子：空穴少子：电子 N 型半导体：本征半导体+五价杂质元素←施主杂质（磷） 多子：电子少子：空穴2.本征半导体的导电能力由温度决定，杂质半导体的导电能力由所掺杂质的浓度决定。

半导体的导电能力还与温度、光强、杂质浓度 和材料性质有关。

3.PN 结的形成原理：因浓度差→多子的扩散运动→形成空间电荷区→空间电荷区形成内电场阻止多子扩散，促使少子漂移（动态平衡）4.PN 结的单向导电性：正偏：P 区的电位>N 区的电位 低电阻， PN 结导通 反偏：P 区的电位<N 区的电位 高电阻， PN 结截止5.PN 结的电容效应： 势垒电容扩散电容6.二极管数学分析模型： I =I s (e V V T−1)V:二极管两端的电压降 I s ：反向饱和电流V T ：热电压 T=300k 时，V T =26mV 。

7.二极管反向击穿←电击穿可逆：雪崩击穿（剧烈）齐纳击穿（稳定） 8.二极管的电路分析模型：1理想(开关)模型2恒压降模型3折线模型4小信号模型（课本P74）9.特殊二极管：齐纳二极管二、二极管电路分析1.定型分析二极管状态方法：将二级管断开，分析二极管两端电位高低2.二极管的整流电路半波整流：电压平均值桥式整流：电压平均值电流平均值3.限幅电路、开关电路（课本P80）三、双极结型三极管BJT1.BJT结构特性：基区b薄，集电区c面积大，发射区e高掺杂2.BJT放大电流原理：课本P104 前提：发射结正偏，集电结反偏3.电位关系：NPN型：Vc>Vb>Ve PNP型：Ve>Vb>Vc4.三极管的三种基本组态①共发射极：反相放大，A v较大②共集电极：A v≈1，输入电阻大，输出电阻小③共基级：输入电阻小5.BJT放大电路：基本共射极放大电路（课本P116）分析方法（P119）（重中之重）6.小信号分析模型方法：（重中之重）能够画出微变等效电路课本P126 r be=r bb′+(1+β)26(mV)I EQ(mA)四、场效应三极管FET1.MOS管: Ｎ沟道增强型，Ｎ沟道耗尽型，Ｐ沟道增强型，Ｐ沟道耗尽型2.N沟道增强型、耗尽型（课本P199）3.场效应管的小信号等效模型（课本P211）4.结型场效应管5.输出特性曲线：五、BJT放大电路1.静态分析：举例：静态工作点的稳定电路——分压式偏置电路2.动态分析：微变等效电路：电容短路，电源短路3.辨别饱和失真，截止失真。

第一章1.（变压器乙类推挽乙类互补推挽）2.乙类互补推挽放大电路工作原理【乙类工作时，为了在负载上合成完整的正弦波，必须采用两管轮流导通的推挽电路】3.实际电路问题（小题）（交越失真产生的原因及补救的措施）【由于导通电压的影响，造成传输电路传输特性的起始段弯曲，在正弦波的激励下，输出合成电压波形将在衔接处出现严重失真，这种失真称为交越失真】【在输入端为两管加合适的正偏电压，使它们工作在甲乙类状态】4.互补推挽电路提出的原因，解决了什么样的问题【当乙类功率管工作时，只在半个周期导通为了在负载上合成完整的正弦波，必须采用两管轮流导通的推挽电路】5.单电源供电的互补推挽电路中，电容起到了什么作用，怎么等效成双电源供电【与双电源供电电路比较，仅在输出负载端串接一个大容量的隔直流电容Cl，V CC 与两管串接，若两管特性配对，则V O = V CC/2，C L 实际上等效为电压等于V CC/2 的直流电源】6.传输线变压器传输信号的时候采用了什么样的方法【传输线变压器，低频依靠变压器磁耦合方式传输信号，高频依靠传输线电磁能交换方式传输信号，所以高频受限于传输线长度，低频受限于初级绕组电感量】7.整流器的作用【整流器：电网提供的50Hz交流电—直流电。

整流电路的功能是将电力网提供的交流电压变换为直流电压】8.计算：利用传输线变压器，端电压相等，两端电流大小相等方向相反这样的准则计算传输线变压构成的阻抗变换器的阻抗比第二章丙类谐振功率放大器1.电路结构【Z L ——外接负载，呈阻抗性，用C L 与R L 串联等效电路表示L r 和C r ——匹配网络，与Z L 组成并联谐振回路调节C r 使回路谐振在输入信号频率V BB——基极偏置电压，设置在功率管的截止区，以实现丙类工作】2.偏置条件【基极偏置电压，是静态工作点设置在功率管的截止区，以实现丙类（导通小于半个周期）工作】3.工作原理【输入完整正余弦波形，ib和ic为脉冲波形，要求输出为同频率正余弦电压，所以在输入、输出端要有谐振回路，使ib和ic电流变为基波电压，实现无失真输出】4.谐振回路的作用【选频：利用谐振回路的选频作用，可将失真的集电极电流脉冲变换为不失真的输出余弦电压阻抗匹配：调节 Lr 和 Cr , 谐振回路将含有电抗分量的外接负载变换为谐振电阻Re ，实现阻抗匹配】5.直流供电【因为丙类功率谐振放大器是放大高频信号，对于高频信号的直流供电来说，应该引入高频扼流圈和滤波电容，进行高低频信号隔离，提高稳定性】6.谐振功率放大器工作状态【欠压、临界和过压状态（波形形貌）】7.谐振功率放大器外部特性【负载特性放大特性（可以构成线性放大器，作为线性功放和振幅限幅器）调制特性（运用到基极、集电极调制电路，实现调幅作用）】1.正弦波振荡器【反馈振荡器、负阻振荡器】2.反馈振荡器结构组成【由主网络和反馈网络构成的闭合环路】3.闭合环路成为反馈振荡器的三个条件【(1) 起振条件——保证接通电源后从无到有地建立起振荡(2) 平衡条件——保证进入平衡状态后能输出等幅持续振荡(3) 稳定条件——保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏】4.三点式正弦波振荡器组成法则【交流通路中三极管的三个电极与谐振回路的三个引出端点相连接，其中，与发射极相接的为两个同性质电抗，而另一个（接在集电极与基极间）为异质电抗】5.判断能否产生正弦振荡的方法【(1)是否可能振荡——首先看电路供电是否正确；二是看是否满足相位平衡条件(2)是否起振——看是否满足振幅起振条件(3)是否产生正弦波——看是否有正弦选频网络】6.3.2.3例题（不看例2）7.对于各个类型的振荡电路的优势【晶体振荡器优势：将石英谐振器作为振荡器谐振回路，就会有很高的回路标准性，因此有很高的频率稳定度】8.实现负阻振荡器利用的是什么【平均负增量电导】9.平均负增量电导在正弦波振荡器当中实现的作用【当正弦电压振幅增加时，相应的负阻器件向外电路提供的基波功率增长趋缓。

第8章动态逻辑电路填空题对于一般的动态逻辑电路，逻辑部分由输出低电平的网组成，输出信号与电源之间插入了栅控制1、极为时钟信号的 ,逻辑网与地之间插入了栅控制极为时钟信号的。

【答案：NMOS, PMOS, NOMS】对于一个级联的多米诺逻辑电路，在评估阶段：对PDN网只允许有跳变，对 PUN网只允许有跳变，2、PDN与PDN相连或PUN与PUN相连时中间应接入。

【答案：】解答题从逻辑功能，电路规模，速度3方面分析下面2电路的相同点和不同点。

从而说明CMOS动态组合逻辑1、电路的特点。

【答案：】图A是CMOS静态逻辑电路。

图B是CMOS动态逻辑电路。

2电路完成的均是NAND的逻辑功能。

图B的逻辑部分电路使用了2个MOS管，图A使用了4个MOS管，由此可以看出动态组合逻辑电路的规模为静态电路的一半。

图B的逻辑功能部分全部使用NMOS管，图A即使用NMOS也使用PMOS，由于NMOS的速度高于PMOS，说明动态组合逻辑电路的速度高于静态电路。

2、分析下面的电路，指出它完成的逻辑功能，说明它和一般动态组合逻辑电路的不同,说明其特点。

【答案：】该电路可以完成OUT=AB的与逻辑。

与一般动态组合逻辑电路相比，它增加了一个MOS管M kp,这个MOS 管起到了电荷保持电路的作用，解决了一般动态组合逻辑电路存在的电荷泄漏的问题。

3、分析下列电路的工作原理，画出输出端OUT的波形。

【答案：】答案：4、结合下面电路，说明动态组合逻辑电路的工作原理。

【答案：】动态组合逻辑电路由输出信号与电源之间插入的时钟信号PMOS,NMOS逻辑网和逻辑网与地之间插入的时钟信号NMOS组成。

当时钟信号为低电平时，PMOS导通，OUT被拉置高电平。

此时电路处于预充电阶段。

当时钟信号为低电平时，PMOS截至，电路与V DD的直接通路被切断。

这时NOMS导通，当逻辑网处于特定逻辑时，电路输出OUT被接到地，输出低电平。

否则，输出OUT仍保持原状态高电平不变。

半导体知识点总结大全引言半导体是一种能够在一定条件下既能导电又能阻止电流的材料。

它是电子学领域中最重要的材料之一，广泛应用于集成电路、光电器件、太阳能电池等领域。

本文将对半导体的知识点进行总结，包括半导体基本概念、半导体的电子结构、PN结、MOS场效应管、半导体器件制造工艺等内容。

一、半导体的基本概念（一）电子结构1. 原子结构：半导体中的原子是由原子核和围绕原子核轨道上的电子组成。

原子核带正电荷，电子带负电荷，原子核中的质子数等于电子数。

2. 能带：在固体中，原子之间的电子形成了能带。

能带在能量上是连续的，但在实际情况下，会出现填满的能带和空的能带。

3. 半导体中的能带：半导体材料中，能带又分为价带和导带。

价带中的电子是成对出现的，导带中的电子可以自由运动。

（二）本征半导体和杂质半导体1. 本征半导体：在原子晶格中，半导体中的电子是在能带中的，且不受任何杂质的干扰。

典型的本征半导体有硅（Si）和锗（Ge）。

2. 杂质半导体：在本征半导体中加入少量杂质，形成掺杂，会产生额外的电子或空穴，使得半导体的导电性质发生变化。

常见的杂质有磷（P）、硼（B）等。

（三）半导体的导电性质1. P型半导体：当半导体中掺入三价元素（如硼），形成P型半导体。

P型半导体中导电的主要载流子是空穴。

2. N型半导体：当半导体中掺入五价元素（如磷），形成N型半导体。

N型半导体中导电的主要载流子是自由电子。

3. 载流子浓度：半导体中的载流子浓度与掺杂浓度有很大的关系，载流子浓度的大小决定了半导体的电导率。

4. 质量作用：半导体中载流子的浓度受温度的影响，其浓度与温度成指数关系。

二、半导体器件（一）PN结1. PN结的形成：PN结是由P型半导体和N型半导体通过扩散结合形成的。

2. PN结的电子结构：PN结中的电子从N区扩散到P区，而空穴从P区扩散到N区，当N区和P区中的载流子相遇时相互复合。

3. PN结的特性：PN结具有整流作用，即在正向偏置时具有低电阻，反向偏置时具有高电阻。

第一部分考试试题第0章绪论1.什么叫半导体集成电路？2.按照半导体集成电路的集成度来分，分为哪些类型，请同时写出它们对应的英文缩写？3.按照器件类型分，半导体集成电路分为哪几类？4.按电路功能或信号类型分，半导体集成电路分为哪几类？5.什么是特征尺寸？它对集成电路工艺有何影响？6.名词解释：集成度、wafer size、die size、摩尔定律？第1章集成电路的基本制造工艺1.四层三结的结构的双极型晶体管中隐埋层的作用？2.在制作晶体管的时候，衬底材料电阻率的选取对器件有何影响？。

3.简单叙述一下pn结隔离的NPN晶体管的光刻步骤？4.简述硅栅p阱CMOS的光刻步骤？5.以p阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些不足？6.以N阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些优缺点？并请提出改进方法。

7. 请画出NPN晶体管的版图，并且标注各层掺杂区域类型。

8.请画出CMOS反相器的版图，并标注各层掺杂类型和输入输出端子。

第2章集成电路中的晶体管及其寄生效应1.简述集成双极晶体管的有源寄生效应在其各工作区能否忽略？。

2.什么是集成双极晶体管的无源寄生效应？3. 什么是MOS晶体管的有源寄生效应？4. 什么是MOS晶体管的闩锁效应，其对晶体管有什么影响?5. 消除“Latch-up”效应的方法？6.如何解决MOS器件的场区寄生MOSFET效应？7. 如何解决MOS器件中的寄生双极晶体管效应？第3章集成电路中的无源元件1.双极性集成电路中最常用的电阻器和MOS集成电路中常用的电阻都有哪些？2.集成电路中常用的电容有哪些。

3. 为什么基区薄层电阻需要修正。

4. 为什么新的工艺中要用铜布线取代铝布线。

5. 运用基区扩散电阻，设计一个方块电阻200欧，阻值为1K的电阻，已知耗散功率为20W/c㎡,该电阻上的压降为5V,设计此电阻。

第4章TTL电路1.名词解释电压传输特性 开门/关门电平 逻辑摆幅 过渡区宽度 输入短路电流 输入漏电流静态功耗 瞬态延迟时间 瞬态存储时间 瞬态上升时间 瞬态下降时间瞬时导通时间2. 分析四管标准TTL 与非门（稳态时）各管的工作状态？3. 在四管标准与非门中，那个管子会对瞬态特性影响最大，并分析原因以及带来那些困难。

集成电路复习总结第一篇：集成电路复习总结1、中英名词解释（1）IC（Integrated Circuit）：集成电路，是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容、电感等无源器件，按照一定的电路互联，“集成”在一块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的一种器件。

（2）摩尔定律（Moore's Law）：芯片上晶体管数目每隔18个月翻一番或每三年翻两番，性能也会增加一倍。

（3）SOC（system on chip）：在一个微电子芯片上将信息的采集、传输、存储、处理等功能集成在一起而构成系统芯片。

（4）EDA（Electronic-System Design Automation）：电子设计自动化（5）能带：能量越高的能级，分裂的能级越多，分裂的能级也就相邻越近，这些邻近的能级看起来就像连续分布，这样的多条相邻近的能级被称为能带（6）本征半导体：是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。

（经过一定的工艺过程将纯净的半导体制成的单晶体称为本征半导体。

导带中的自由电子与价带中的空穴都能参与导电。

）（7）肖特基接触：金属与半导体接触并且金属的费米能级低于N 型半导体或高于P型半导体的费米能级，这种接触为肖特基接触。

（8）MESFET：（Metal-Semiconductor Filed Effect Transistor），即金属-半导体场效应晶体管（9）Spice（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：集成电路仿真程序，主要用来在电路硬件实现之前读电路进行仿真分析。

（10）FPGA(Filed Programmable Gate Array)：现场可编程门阵列。

（又称逻辑单元阵列，Logic Cell A）（11）IP（Intellectual Property）：知识产权。

第1章：常用半导体器件-复习要点基本概念: 了解半导体基本知识和PN结的形成及其单向导电性；掌握二极管的伏安特性以及单向导电性特点，理解二极管的主要参数及意义，掌握二极管电路符号;理解硅稳压管的结构和主要参数, 掌握稳压管的电路符号；了解三极管的基本结构和电流放大作用, 理解三极管的特性曲线及工作在放大区、饱和区和截止区特点, 理解三极管的主要参数，掌握NPN型和PNP型三极管的电路符号。

分析依据和方法: 二极管承受正向电压（正偏）二极管导通，承受反向电压（反偏）二极管截止。

稳压管在限流电阻作用下承受反向击穿电流时，稳压管两端电压稳定不变（施加反向电压大于稳定电压，否者，稳压管反向截止）；若稳压管承受正向电压，稳压管导通（与二极管相同）。

理想二极管和理想稳压管：作理想化处理即正向导通电压为零，反向截止电阻无穷大。

三极管工作在放大区: 发射结承受正偏电压; 集电结承受反偏电压;三极管工作在饱和区: 发射结承受正偏电压; 集电结承受正偏电压;三极管工作在截止区: 发射结承受反偏电压; 集电结承受反偏电压;难点：含二极管和稳压管电路分析，三极管三种工作状态判断以及三极管类型、极性和材料的判断。

常用填空题类型:1 •本征半导体中价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，留下一个空位称为空穴, 它们分别带负电和正电，称为载流子。

2. 在本征半导体中掺微量的五价元素，就称为 N 型半导体，其多数载流子是 自由电 子，少数载流子是 空穴，它主要依靠多数载流子导电。

3. 在本征半导体中掺微量的三价元素，就称为P 型半导体，其多数载流子是5穴，少数载流子是自由电子，它主要依靠多数载流子导电。

4. PN 结加正向电压时，有较大的电流通过,其电阻较小，加反向电压时处于截止状态，这就是PN 结的单向导电性。

5. 在半导体二极管中，与P 区相连的电极称为正极或 阳极，与N 区相连的电极称为负极或阴极。

9.三极管IB 、IC 、IE 之间的关系式是(E = IB + IC ), IC/IB 的比值叫直流电流放大系数，△ IC/AIB 的比值叫交流电流放大系数。

一)双极型半导体制造工艺:衬底选择;第一次光刻;外延层淀积;第二次光刻—P+隔离扩散孔光刻;第三次光刻—P型基区扩散孔光刻;第四次光刻—N+发射区扩散孔光刻,n集电极接触孔光刻;第五次光刻—引线接触孔光刻;第六次光刻—金属化内连线光刻二)P阱硅栅CMOS工艺:光1一阱区光刻,刻出阱区注人孔;阱区注人及推进,形成阱区;去除SiO2,长薄氧,长si3n4;光2一有源区光刻,刻出P管、N管的源、漏和栅区;光3—N 管场区光刻,刻出N管场区注人孔,N管场区注人,以提高场开启,减少闩锁效应及改善阱的接触;长场氧,漂去Si02及Si3N4,然后长栅氧;光4一P管区光刻(可用光1的负版),P管区注入,调节PMOS管的开启电压．然后长多晶硅;光5一多晶硅光刻,形成多晶硅栅及多晶硅电阻;光6一P+区光刻,刻去P管区上的胶;P+区注入,形成PMOS管的源、漏区及P+保护环;光7一N+区光刻,刻去N+区上的胶(可用光6的负版)N+区注入,形成NMOS管的源、漏区及N+保护环;长PSG;光8一引线孔光刻.可在生长磷硅玻璃后先开一次孔,然后在磷硅玻璃回流及结注入推进后再开第二次孔;光9—铝引线光刻,光10压焊块光刻三)闩锁效应CMOS管结构中存在PNPN四层结构所形成的寄生可控硅造成的自锁效应.它会导致电路功能混乱,或VDD和VSS短路,使晶片损毁. 闩锁条件:外界因素使两个寄生三极管的EB 结处于正向偏置;两个寄生三极管的电流放大倍数βnpnβpnp>1;电源所提供的最大电流大于寄生可控硅导通所需要的维持电流Ih消除闩锁:消除自锁现象的版图设计,减小电阻Rs和Rw,降低寄生三极管的电流放大倍数βnpnβpnp,可有效地提高抗自锁的能力;消除自锁现象的工艺考虑,要注意扩散浓度的控制,对于横向寄生PNP管,保护环是其基区的一部分,施以重掺杂可降低PNP管的βpnp,对于纵向寄生NPN管,工艺上降低其βnpn 有效的办法是采用深阱扩散,来增加基区宽度.其他措施,注意电源跳动,防止寄生三极管的EB结正偏,电源限流.四)六管单元与非门:工作原理:Vi=Voh,T1反向,T2饱和,T5、T6饱和,Vb3=Vces2+Vbe5=0.8V,T3正向,T4截止,Vo=Vol=Vces5,Vi=Vol,T1饱和,T2截止,T5、T6截止T3饱和T4正向,Vo=Voh=3.6V各管作用:T1多发射极,在电路中由低电平转为高电平时,可反抽T2基区过剩少子,使tpd 减小;T3、T4组成达林顿管作为高电平输出级,Vbe4起电平位移作用,由于Vcb4=Vce3>0,故T4不进入饱和,存储电荷大大减少,与R构成泄放回路减小tpd;由于Rb存在,使T6晚于T5进入饱和,且T6分流作用使T5为浅饱和,从而提高了速度,Rb、Rc、T6构成的泄放网络提高了抗干扰能力及速度五)TTl与STTL的区别:用肖特基势垒二极管(SBD管D1,D2)代替多发射极晶体管T1,作为输入管;将T4管的基极泄放电阻R4由接地改为接输出端Vo,并加上SBD管D5和D6.六)影响门的电气和物理结构设计的因素:MOS管的串并联、衬偏调制效应、源漏电容和电荷的再分配等七)存储器:按特性分为挥发性和非挥发性,挥发性一般指随机存取存储器(RAM),RAM 分为SRAM(静态随机存取存储器)和DRAM(动态)和PSRAM(伪静态).非挥发性存储器分为ROM和Flash,只读存储器简称ROM,分为掩模编程ROM和现场可编程ROM.现场可编程ROM分为PROM(可编程ROM),EPROM(可擦除可编程ROM)EEPROM(电可擦除可编程ROM).10①若G=1>TG1反向>TG2饱和>VG1=0.1V>Vb3=0.8V>T3正向T4截止;T1饱和>T2截止>T5T6截止V0=Z;②若G=0>TG1饱和>TG2截止;AB=1>T1反向>T2饱和,T5T6饱和,Vb3=Vbes5+Vces2=0.8V>T3正向,T4截止>Vo=Vol;AB=0则T1饱和>T2截止>T5T6截止>T3饱和T4正向,Vo=Voh;Vo=G*AB+GZ11❶若A=0B=0则T1T4T5饱和>T2T3T6截止>T7饱和>T10T11饱和>Vb8=Vbes11+Vces7=0.8v>T8正向T9截止Q=VoL❷若A=0,B=1>T4T5饱和,T1反向>T2饱和,T3T6截止>Vb7=Vbf1+Vces2=0.8V>T7T10T11截止>T8饱和,T9正向V0=voh=Q;若A=1B=0>T4反向,T5饱和,T1饱和>T3饱和,T2T6截止>Vb7=Vbf1+Vces3=0.8V>T7T10T11截止>T8饱和,T9正向,Q=Voh;若A=1,B=1>T4T5T1反向>T3T2T6饱和>Vb7=0.8V,T10T11饱和>Vb11=0.7V,T7截止>Vb8=0.7+0.1=0.8V,T8正向,T9截止>Q=VoL,Q=AB+AB12 A)ABC=1,T1反向>T2饱和>T3饱和,Vb4=Vces3=0.1v>T4T5截止,T6饱和,T7正向,L=VoH;ABC=0>T1饱和>T2截止,T3截止,T4T5饱和>Vb6=Vbes5+Vces4=0.7+0.1=0.8v>T6正向,T7截止,L=Vol;L=ABC;b)A=0,B=0,T1T2饱和,T3T4截止>T5截止,T6饱和,T7正向>L=VoH;A=0,B=1,T1饱和,T2反向,T3截止,T4饱和,T5饱和>Vb6=Vces4+Vbes5=0.8v>T6正向,T7截止>L=VoL;A=1,B=0,T2饱和,T1反向,T4截止,T3饱和,T5饱和>Vb6=Vces3+Vbes5=0.8v>T6正向,T7截止>L=VoL;A=1,B=1,T2T1反向>T4T3饱和>T5饱和>Vb6=Vces3+Vbes5=0.8v>T6正向,T7截止>L=VoL,L=A+B15(1)A=0,B=0时>T1,T2饱和>T3,T4截至>T5,T8截至>T6饱和,T7正向>Y=Voh;(2)A=0,B=1时，T1饱和,T2反向>T3截至,T4饱和>T5,T8饱和Vb6=Vces4+Vbes8=0.8v>T6正向>T7截至>Y=Vol;(3)A=1,B=0时，T1反向，T2饱和>T3饱和,t4截至>t5,t8饱和Vb=Vces3+Vbes8=0.8v>t6正向>t7截至>t7截至>Y=Yol;(4)A=1,B=1时,t1,t2反向>t3,t4饱和>t5,t8饱和;Vb6=Vces3+Vbes8=0.8v>t6饱和>t7截至>Y=Vol;ABY;001;010;100;110;Y=A+B;(b)（1）A=0,B=0,T1,T2饱和>T3,T4截至>T6饱和>T5,T9饱和.(2)A=0,B=1时，T1饱和，T2反向>T3截至，T4饱和>Vb6=Vces4+VDf=0.8v>T6截至>T5T9截至>T7饱和>T8饱和Y=Voh;(3)A=1,B=0时，T1反向，T2饱和>T3饱和，t4截至>t5,Vb6=Vces3+VDf=0.8v>t6截至>t5t9截至>t7饱和t8正向Y=Yoh;(4)A=1,B=1时，t1,t2反向>t3,t4饱和>Vb6=Vces3+VDf=0.8v>t6截至>t6.t9截至t7饱和t8正向>Y=Voh;ABY;000;011;101;111;Y=A+B。

第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。

2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。

3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。

4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。

5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。

体现的是半导体的掺杂特性。

*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。

*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。

6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。

*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。

*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。

7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。

* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。

8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。

*二极管伏安特性----同ＰＮ结。

*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。

*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。

3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。

1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。

2) 等效电路法直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。

*三种模型微变等效电路法三.稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。

1、隐埋层杂质的选择原则；①杂质固溶度大，以使集电极串联电阻降低；②高温时在硅中的扩散系数要小，以减小外延时隐埋层杂质上推到外延层的距离；③与硅衬底晶格匹配好，以较小应力因此最理想的隐埋层杂质是砷（As）2、外延层厚度包括哪几个部分，公式里的四项分别指什么？延层厚度应满足Tepi>Xjc+Xmc+TBL-up+Tepi-ox集区扩散结深Xjc 、集电极耗尽区宽度Xmc、埋层扩散上推距离TBL-up和为外延淀积后各道工序生成的氧化层所消耗的外延层的厚度tepi-ox;3、双极集成电路工艺中的七次光刻和四次扩散分别指什么？七次光刻：N+隐埋层扩散孔光刻；P+隔离扩散孔光刻；P型基区扩散孔光刻；N+发射区扩散孔光刻；引线接触孔光刻；金属化内连线光刻；压焊块光刻；四次扩散：隐埋层扩散；P型隔离扩散；P型基区扩散；N+发射区扩散；4、集成和分立的双极型晶体管结构上有何区别？在pn结隔离工艺中，典型NPN集成晶体管的结构是四层三结构，（NPN管高浓度N型扩散发射区，NPN管P型扩散基区，n型外延层（PNP管集电极），p型衬底EB结BC结CS结）而分立的是三层二结结构5、扩散电阻最小条宽的确定原则；（P58）①设计规则决定的最小扩散条宽Wmin②工艺水平和电阻精度要求所决定的最小电阻条宽Wr，min③流经电阻的最大电流决定W r，min分析了对电阻最小条宽的三种限制，在设计扩散电阻的最小条宽时应取其中最大的一个6、SBD与普通二极管的相比，有哪些特点？①SDB的正向导通压降Uth小;②小注入时SDB是多子导电器件，改变电压时，响应速度快；③SBD的反向饱和电流Ids大;④SDB正向电压温度系数小；7、集成电阻器和电容器的优缺点；（P55）优点：元件间的匹配及温度跟踪好缺点：①精度低，绝对误差大；③可制作范围有限，不能太大，也不能太小；②温度系数较大；④占用的芯片面积大，成本高；11、横向PNP管的直流电流放大倍数小的原因；(P31-34)①存在纵向PNP的影响A.在图形设计上减少发射区面积与周长之比B在工艺上可采用增大结深及采用埋层工艺等方法②横向PNP管本身结构上的限制A.其横向平均基区宽度不可能做得太小B.发射极注入效率低C.表面复合影响大12、减小NPN晶体管中的集电极串联电阻r CS的方法；（P24）①在工艺设计上，采用加埋层的方法以减小rcs ，在满足工作电压要求情况下减小外延层电阻率和厚度，采用深N+集电极接触扩散以减小rcs。