IC版图设计学习

背景

学习模拟IC版图设计快两个月了,现在开始将自己这段时间以来的学习内容做一个总结同时也是作为自己所学的记录方便以后回顾;

半导体基础知识

1. 集成电路材料组成:
导体:主要是金属,常用的有铝,铜,金,钨等;其功能1.形成器件本身的接触线,2.形成器件间的互连线,3.形成焊盘;
半导体:主要有SI,Ge,GaAs,InP,SIC等,半导体在集成电路制作中起着根本性作用;集成电路通常都是制造在半导体衬底上;IC中的基本元件依靠半导体的特性构成,
半导体材料的特性
1.通过参入杂质可明显改变其导电性能;
2.受外界热刺激时,导电能力将显著变化,利用此特性可制出热敏器件;
3.光照也可改变半导体的电导率,成为半导体光电效应,利用该特性,可制出光敏电阻,等光电器件;
4.多种由半导体形成的结构,注入电流时会发光,可制造发光二极管;

本征半导体:一种纯净的不含杂质,没有缺陷的半导体;
杂质半导体:在本征半导体中掺入微量杂质,可明显改变其导电性能;根据掺入的杂质类型分为P型和N型半导体;

P型半导体
在本征半导体中掺入微量3价元素,如硼,铝等;构成了P型半导体,3价元素与硅形成共价键时缺少一个电子(产生一个空穴),相邻的价电子只需获得极小外界能量,就可挣脱共价键束缚而填补到这个空穴,从而产生一个可导电的空穴;由于3价元素,容易接受价电子,所以称为”受主杂质“,P型半导体中,空穴为多数载流子,电子为少数载流子;

N型半导体
在本征半导体中掺入微量5价元素,如氮,磷等施主杂质与硅形成共价键时多出一个电子,容易挣脱共价键束缚成为自由电子,传导电流;N型半导体中,电子为多数载流子,空穴为少数载流子;

**绝缘体:**主要SiO2,SiON,Si3N4等,作用:1. 实现器件,导线间的绝缘隔离,2.充当离子注入及扩散的掩膜;3.器件的钝化层

器件物理

1.PN结(PN结二极管:在PN结两端加上欧姆接触就得到PN结二极管)
P型半导体和N型半导体接触,交界面形成了PN结,在P型半导体中有多子空穴和与空穴数量相等不能移动的负离子,以及本征激发产生的电子-空穴对;而在N型半导体中有自由电子和与电子数量相等不能移动的正离子,以及本征激发产生的电子-空穴对;由于两者中的正负电荷相等,所以整体呈电中性
PN结,具有正向导通,反向截止的单向导电特性;
原理
刚开始时,扩散运动的作用,P区中的多子空穴向N区扩散,N区中的多子自由电子向P区扩散,空穴和自由电子在途中复合,于是在交界面附近形成空间电荷区,也称耗尽层,在耗尽层中正负离子形成一电场(内建电场由N指向P),该电场阻止扩散运动进行,将空穴拉回P区,将电子拉回N区形成与扩散电流相反的漂移电流,当扩散运动与与飘移运动相等时,PN结达到动态平衡;扩散电流与漂移电流大小相等,方向相反,流过PN结总电流为0
在这里插入图片描述
PN结两端加正向电压时,内建电场被削弱,飘移电流减小,有更多的电子(空穴)扩散通过PN结,随正向电压增大流过PN结的电流呈指数增长
PN结两端加反向电压时,内建电场被加强,仅有少子飘移通过PN结,随反向电压增大流过PN结也只有很小漏电流;
在这里插入图片描述
未完,,,

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