微電子器件(2-5)

1、勢壘電容勢壘電容 CTPN 結電容結電容擴散電容擴散電容 CD 勢壘電容形成的機理；導出突變結、線性勢壘電容形成的機理；導出突變結、線性緩變結和實際緩變結和實際 PN 結的勢壘電容的計算方法。結的勢壘電容的計算方法。 當外加電壓有當外加電壓有 ( - - V ) 的變化時，勢壘區(qū)寬度發(fā)生變化，使的變化時，勢壘區(qū)寬度發(fā)生變化，使勢壘區(qū)中的空間電荷也發(fā)生相應的勢壘區(qū)中的空間電荷也發(fā)生相應的 Q 的變化。的變化。P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)QQQQ PN 結勢壘微分電容結勢壘微分電容 CT 的定義為的定義為 簡稱為簡稱為 。T0dlimdVQQCVVpxnxpxnx（2-126） 由于由于 xp 與與 xn 遠

2、小于勢壘區(qū)總寬度遠小于勢壘區(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壘區(qū)邊緣無限薄層中的面電荷。這時化的電荷看作是集中在勢壘區(qū)邊緣無限薄層中的面電荷。這時PN 結結勢壘電容勢壘電容就像一個普通的平行板電容器就像一個普通的平行板電容器 ，所以勢壘電容所以勢壘電容 CT 可以簡單地表為可以簡單地表為 有時也將單位面積的勢壘電容稱為勢壘電容。有時也將單位面積的勢壘電容稱為勢壘電容。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） 根據根據勢壘電容的定義，勢壘電容的定義， 突變結的勢壘區(qū)總寬度突變結的勢壘區(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）相同的結果，即）相同的結果，即 12s0Tbi2qNCAVVsTdCAx0Ddn,NNxx12ssDTnbi2qNCAAxVV 對于對于 P+N 單邊突變結，單邊突變結， 對于對于 PN+ 單邊突變結，單邊突變結， 可見，可見， 當外加較大反向電壓時，可將當外加較大反向電壓時，可將 Vbi 略去，這時略去，這時

4、0Adp,NNxx12ssATpbi2q NCAAxVV121s02T2q NCAVV 當外加較大反向電壓時，當外加較大反向電壓時，123ssTdbi12aqCAAxVV1231s3T12aqCAVV13sbid12VVxaq 將實際將實際 PN 結近似看作單邊突變結或線性緩變結，結近似看作單邊突變結或線性緩變結，然后用相應的公式進行計算。然后用相應的公式進行計算。 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，在計算反之，則可近似看作線性緩變結，在計算 CT 時需要已知時需要已知結深結深 xj 處的雜質濃度梯度處的雜質濃度梯度 a( xj )。這時應先通

5、過求解方程。這時應先通過求解方程 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 ) 。 當結兩側摻雜濃度相差很大當結兩側摻雜濃度相差很大 ，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，可近似看作單邊突變結，在計算很大（反向電壓很大）時，可近似看作單邊突變結，在計算 CT 時需要已知低摻雜一側的雜質濃度，即襯底濃度時需要已知低摻雜一側的雜質濃度，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 按突變結計算：按突變結計算：按線性緩變結計算：按線性緩變結計算：32T9.1 10 pF/cmCA由附圖由附圖 1 (a) ：按突變結計算：按突變結計算：按線性緩變結計算：按線性緩變結計算：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