微電子器件(2-5)

1、勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容 CTPN 結(jié)電容結(jié)電容擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容 CD 勢(shì)壘電容形成的機(jī)理；導(dǎo)出突變結(jié)、線性勢(shì)壘電容形成的機(jī)理；導(dǎo)出突變結(jié)、線性緩變結(jié)和實(shí)際緩變結(jié)和實(shí)際 PN 結(jié)的勢(shì)壘電容的計(jì)算方法。結(jié)的勢(shì)壘電容的計(jì)算方法。 當(dāng)外加電壓有當(dāng)外加電壓有 ( - - V ) 的變化時(shí)，勢(shì)壘區(qū)寬度發(fā)生變化，使的變化時(shí)，勢(shì)壘區(qū)寬度發(fā)生變化，使勢(shì)壘區(qū)中的空間電荷也發(fā)生相應(yīng)的勢(shì)壘區(qū)中的空間電荷也發(fā)生相應(yīng)的 Q 的變化。的變化。P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)QQQQ PN 結(jié)勢(shì)壘微分電容結(jié)勢(shì)壘微分電容 CT 的定義為的定義為 簡(jiǎn)稱為簡(jiǎn)稱為 。T0dlimdVQQCVVpxnxpxnx（2-126） 由于由于 xp 與與 xn 遠(yuǎn)

2、小于勢(shì)壘區(qū)總寬度遠(yuǎn)小于勢(shì)壘區(qū)總寬度 xd ，所以可將這些變，所以可將這些變化的電荷看作是集中在勢(shì)壘區(qū)邊緣無(wú)限薄層中的面電荷。這時(shí)化的電荷看作是集中在勢(shì)壘區(qū)邊緣無(wú)限薄層中的面電荷。這時(shí)PN 結(jié)結(jié)勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容就像一個(gè)普通的平行板電容器就像一個(gè)普通的平行板電容器 ，所以勢(shì)壘電容所以勢(shì)壘電容 CT 可以簡(jiǎn)單地表為可以簡(jiǎn)單地表為 有時(shí)也將單位面積的勢(shì)壘電容稱為勢(shì)壘電容。有時(shí)也將單位面積的勢(shì)壘電容稱為勢(shì)壘電容。sTdCAx（2-127） P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)QQQQpxnxpxnx12sAnbiDAD2 NxVVqNNN 可得可得式中，式中，AD0ADN NNNN12s0Tbidd2qNQCAVVVnDQ

3、Ax qN 1122s0bi2AqNVV（2-130） 根據(jù)根據(jù)勢(shì)壘電容的定義，勢(shì)壘電容的定義， 突變結(jié)的勢(shì)壘區(qū)總寬度突變結(jié)的勢(shì)壘區(qū)總寬度 xd 可以表為可以表為12sdnpbi02xxxVVqN 將上式代入將上式代入平行板電容器公式平行板電容器公式可以得到與式可以得到與式（2-130）相同的結(jié)果，即）相同的結(jié)果，即 12s0Tbi2qNCAVVsTdCAx0Ddn,NNxx12ssDTnbi2qNCAAxVV 對(duì)于對(duì)于 P+N 單邊突變結(jié)，單邊突變結(jié)， 對(duì)于對(duì)于 PN+ 單邊突變結(jié)，單邊突變結(jié)， 可見，可見， 當(dāng)外加較大反向電壓時(shí)，可將當(dāng)外加較大反向電壓時(shí)，可將 Vbi 略去，這時(shí)略去，這時(shí)

4、0Adp,NNxx12ssATpbi2q NCAAxVV121s02T2q NCAVV 當(dāng)外加較大反向電壓時(shí)，當(dāng)外加較大反向電壓時(shí)，123ssTdbi12aqCAAxVV1231s3T12aqCAVV13sbid12VVxaq 將實(shí)際將實(shí)際 PN 結(jié)近似看作單邊突變結(jié)或線性緩變結(jié)，結(jié)近似看作單邊突變結(jié)或線性緩變結(jié)，然后用相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算。然后用相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算。 查曲線（附錄中的附圖查曲線（附錄中的附圖 1）。）。 反之，則可近似看作線性緩變結(jié)，在計(jì)算反之，則可近似看作線性緩變結(jié)，在計(jì)算 CT 時(shí)需要已知時(shí)需要已知結(jié)深結(jié)深 xj 處的雜質(zhì)濃度梯度處的雜質(zhì)濃度梯度 a( xj )。這時(shí)應(yīng)先通

5、過(guò)求解方程。這時(shí)應(yīng)先通過(guò)求解方程 或查圖或查圖 2-46 求得求得 xj ，也可直接查圖也可直接查圖 2-48 得到得到 a( xj ) 。 當(dāng)結(jié)兩側(cè)摻雜濃度相差很大當(dāng)結(jié)兩側(cè)摻雜濃度相差很大 ，N0 很小很小 ，a 很大，很大，xj 很小很小 ，xd 很大（反向電壓很大）時(shí)，可近似看作單邊突變結(jié)，在計(jì)算很大（反向電壓很大）時(shí)，可近似看作單邊突變結(jié)，在計(jì)算 CT 時(shí)需要已知低摻雜一側(cè)的雜質(zhì)濃度，即襯底濃度時(shí)需要已知低摻雜一側(cè)的雜質(zhì)濃度，即襯底濃度 N0 。j0()N xNjjd( )()dx xN xa xx 再由下式求出再由下式求出 a(xj) ， 圖圖 2-48 1631930jbi10 cm ,(0)10 cm ,1m,10VNNxVV32T8 10 pF/cmCA 按突變結(jié)計(jì)算：按突變結(jié)計(jì)算：按線性緩變結(jié)計(jì)算：按線性緩變結(jié)計(jì)算：32T9.1 10 pF/cmCA由附圖由附圖 1 (a) ：按突變結(jié)計(jì)算：按突變結(jié)計(jì)算：按線性緩變結(jié)計(jì)算：按線性緩變結(jié)計(jì)算：1731830jbi10 cm ,(0)10 cm ,10m,1VNNxVV21442Tj( )2 10 cm ,3.1 10 pF/cmCa xA22442Tj()10 cm ,2.4 10 pF/cmCa xA42T9.1 10