微电子学复习提纲.doc

微电子学复****提纲
第一章微电子学概论
1,微电子学的概念(简答题)
微电子学是研究在固体(主要是半导体)材料上构成的微小型化电路及系统的电子学分支
(填空、选择)
微电子学——微型电子学
核心——集成电路
2,集成电路的概念
集成电路:Integrated Circuit,缩写IC。是指通过一系列工艺,在单片半导体材料上(Si或GaAs)加工出许多元器件(有源和无源),这些元器件按照一定要求连接起来,作为一个不可分割的整体执行某一特定功能。
3,晶体管的发明
ENIAC计算机是由电子管构成的(填空、选择)
1947年12月23日,第一次观测到了具有放大作用的晶体管
4,历史方向
1958年以德克萨斯仪器公司基尔比(Clair Kilby) 研制出了世界上第一块集成电路,并于1959年公布。TI公司的Kilby,12个器件,Ge晶片集成电路发展水平的标志
集成度(元件/芯片)
IC加工工艺的特征尺寸
生产IC所用的硅片的直径
芯片的速度(时钟频率)
Moore定律
狭义:集成电路产业的集成度按照每18个月翻一番的速度递增(填空) 特征尺寸是指器件中最小线条宽度,常常作为技术水平的标志。
5,集成电路的分类
按照器件结构类型双极集成电路:主要由双极晶体管构成
? NPN型双极集成电路
? PNP型双极集成电路
金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路:主要由MOS晶体管(单极晶体管)构成
? NMOS
? PMOS
? CMOS(互补MOS)
双极-MOS(BiMOS)集成电路:同时包括双极和MOS晶体管的集成电路为BiMOS集成电路,综合了双极和MOS器件两者的优点,但制作工艺复杂。按照集成电路规模
(Small Scale IC,SSI)
中规模集成电路(Medium Scale IC,MSI)
大规模集成电路(Large Scale IC,LSI)
超大规模集成电路(Very Large Scale IC,VLSI)
特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC,ULSI)
巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC,GSI)
按照结构形式
单片集成电路: 它是指电路中所有的元器件都制作在同一块半导体基片上的集成电
路
在半导体集成电路中最常用的半导体材料是硅,除此之外还有GaAs
等
混合集成电路:
厚膜集成电路
薄膜集成电路
按照电路功能
数字集成电路(Digital IC):它是指处理数字信号的集成电路,即采用二进
制方式进行数字计算和逻辑函数运算的一类集成电路
模拟集成电路(Analog IC):
它是指处理模拟信号(连续变化的信号)的集成电路
跟随器等
数模混合集成电路(Digital - Analog IC) :例如数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器等
第二章半导体物理和器件物理基础
1,半导体的定义
固体材料的导电特性(电导率)
温度升高使半导体导电能力增强,电阻率下降
微量杂质含量可以显著改变半导体的导电能力
适当波长的光照可以改变半导体的导电能力
2,本征半导体的定义
完全纯净结构完整
3,导电机理
本征激发在较高温度下,由于热激发,使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚,成为自由电子,同时共价键上留下一个空位,称为空穴。这种现象称为本征激发。
本征复合光照或热激发停止后,注入的非平衡载流子并不能一直存在下去,激发到导带的电子又回到价带,电子和空穴成对的消失(湮灭),使半导体由非平衡态恢复到平衡态,这一过程称为非平衡载流子的复合。
本征半导体电流本征半导体中电流由两部分组成:
1. 自由电子移动产生的电流。
2. 空穴移动产生的电流。
4,杂质半导体
N 型半导体:自由电子浓度大大增加的杂质半导体,也称为(电子半导体)。在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷(或锑)
P 型半导体:空穴浓度大大增加的杂质半导体,也称为(空穴半导体)。在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素,如硼(或铟),
5,杂质能级
施主能级:举例:Si中掺磷P(Si:P)杂质电离后成为正电中心(正离子)。
受主能级:举例:Si中掺硼B(Si:B)杂质电离后成为负电中心(负离子)。 6,半导体的能带结构(填空选择)
价带:0K条件下被电子填充的最外层价电子能级(能量最高)对应的能带导带: 0K条件下未被电子填充的能量最低的能带
禁带:导带底与价带顶之间能带
带隙:导带底与价带顶之间的能量差(禁带宽度)
导体、绝缘体和半导体的能带