《微電子學概論》02半導體物理和器件物理基礎(chǔ)

第二章半導體物理和器件物理基礎(chǔ)半導體物理和器件物理基礎(chǔ)半導體及其基本特性半導體中的載流子半導體的載流子輸運PN節(jié)與二極管BJT雙極晶體管MOS場效應(yīng)晶體管固體材料：超導體:大于106(cm)-1

導體:106~104(cm)-1

半導體:104~10-10(cm)-1

絕緣體:小于10-10(cm)-1什么是半導體？從導電特性和機制來分：不同電阻特性不同輸運機制原子結(jié)合形式：共價鍵晶體結(jié)構(gòu)：構(gòu)成一個正四面體，具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)1、半導體的結(jié)構(gòu)半導體的結(jié)合和晶體結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)

半導體有元素半導體，如：Si、Ge

化合物半導體，如：GaAs、InP、ZnS2.半導體中的載流子本征半導體：n=p=ni電子：Electron，帶負電的導電載流子，是價電子脫離原子束縛后形成的自由電子，對應(yīng)于導帶中占據(jù)的電子空穴：Hole，帶正電的導電載流子，是價電子脫離原子束縛后形成的電子空位，對應(yīng)于價帶中的電子空位3.半導體的能帶(價帶、導帶和帶隙)量子態(tài)和能級固體的能帶結(jié)構(gòu)原子能級能帶共價鍵固體中價電子的量子態(tài)和能級共價鍵固體：成鍵態(tài)、反鍵態(tài)原子能級反成鍵態(tài)成鍵態(tài)價帶：0K條件下被電子填充的能量最高的能帶導帶：

0K條件下未被電子填充的能量最低的能帶禁帶：導帶底與價帶頂之間能帶帶隙：導帶底與價帶頂之間的能量差半導體的能帶結(jié)構(gòu)導帶價帶Eg4.半導體的摻雜BAs

受主摻雜

施主摻雜施主和受主濃度：ND、NA施主：Donor，摻入半導體的雜質(zhì)原子向半導體中提供導電的電子，并成為帶正電的離子。如Si中摻的P和As受主：Acceptor，摻入半導體的雜質(zhì)原子向半導體中提供導電的空穴，并成為帶負電的離子。如Si中摻的B本征載流子濃度：n=p=ninp=ni2

ni與禁帶寬度和溫度有關(guān)5.本征載流子本征半導體：沒有摻雜的半導體本征載流子：本征半導體中的載流子載流子濃度：

電子濃度n,

空穴濃度p6.非本征半導體的載流子在非本征情形:熱平衡時:N型半導體：n大于pP型半導體：p大于n多子：多數(shù)載流子

n型半導體：電子

p型半導體：空穴少子：少數(shù)載流子

n型半導體：空穴

p型半導體：電子7.電中性條件:正負電荷之和為0p+Nd–n–Na=0施主和受主可以相互補償p=n+Na–Ndn=p+Nd–Nan型半導體：電子nNd

空穴pni2/Ndp型半導體：空穴pNa

電子nni2/Na8.過剩載流子由于受外界因素如光、電的作用，半導體中載流子的分布偏離了平衡態(tài)分布，稱這些偏離平衡分布的載流子為過剩載流子公式不成立載流子的產(chǎn)生和復合：電子和空穴增加和消失的過程電子空穴對：電子和空穴成對產(chǎn)生或復合9.載流子的輸運漂移電流遷移率電阻率單位電場作用下載流子獲得平均速度反映了載流子在電場作用下輸運能力

載流子的漂移運動：載流子在電場作用下的運動引入遷移率的概念影響遷移率的因素影響遷移率的因素：有效質(zhì)量平均弛豫時間（散射〕體現(xiàn)在：溫度和摻雜濃度半導體中載流子的散射機制：晶格散射（熱運動引起）電離雜質(zhì)散射擴散電流電子擴散電流：空穴擴散電流：愛因斯坦關(guān)系:載流子的擴散運動：載流子在化學勢作用下運動據(jù)統(tǒng)計：半導體器件主要有67種，另外還有110個相關(guān)的變種所有這些器件都由少數(shù)基本模塊構(gòu)成：

pn結(jié)金屬－半導體接觸

MOS結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)超晶格半導體器件物理基礎(chǔ)1.PN結(jié)的形成NPXNXP空間電荷區(qū)XM空間電荷區(qū)－耗盡層空間電荷區(qū)為高阻區(qū)，因為缺少載流子自建電場E2.平衡的PN結(jié)：沒有外加偏壓載流子漂移(電流)和擴散(電流)過程保持平衡(相等)，形成自建場和自建勢3.正向偏置的PN結(jié)正向偏置時，擴散大于漂移正向電流N區(qū)P區(qū)電子：擴散漂移空穴：P區(qū)N區(qū)擴散漂移NP正向的PN結(jié)電流輸運過程電流傳輸與轉(zhuǎn)換（載流子的擴散和復合過程〕4.PN結(jié)的反向特性N區(qū)P區(qū)電子：擴散漂移空穴：P區(qū)N區(qū)擴散漂移反向電流反向偏置時，漂移大于擴散NP5.PN結(jié)的特性單向?qū)щ娦裕赫驅(qū)ǚ聪蚪刂琳驅(qū)?，多?shù)載流子擴散電流反向截止，少數(shù)載流子漂移電流正向?qū)妷海篤bi≈0.7V(Si)6.PN結(jié)的擊穿雪崩擊穿隧道擊穿反向擊穿電壓Vrb7.PN結(jié)電容8.二極管的特性參數(shù)正向壓降VF正向電流IF擊穿電壓VBR反向（漏）電流IR結(jié)電容CD反向恢復時間trr二極管特性參數(shù)的應(yīng)用正向電壓VF正向電流IF擊穿電壓VBRABC1.00.720.8513304080現(xiàn)要設(shè)計一個全橋整流電路，整流橋輸入電壓24VAC，負載最大功率40W，應(yīng)選擇上面的那種型號的二極管？并說明理由。雙極晶體管雙極晶體管的結(jié)構(gòu)由兩個相距很近的PN結(jié)組成：分為：NPN和PNP兩種形式基區(qū)寬度遠遠小于少子擴散長度發(fā)射區(qū)收集區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)收集結(jié)發(fā)射極收集極基極雙極晶體管的兩種形式：NPN和PNP雙極晶體管的兩種形式：NPN和PNPNPNcbecbePNPNPN晶體管工作時的偏置情況NPN晶體管的電流輸運機制正常工作時的載流子輸運相應(yīng)的載流子分布NPN晶體管的電流輸運NPN晶體管的電流轉(zhuǎn)換電子流空穴流NPN晶體管的幾種組態(tài)共基極共發(fā)射極共收集極共基極共發(fā)射極共收集極NNP晶體管的共收集極接法cbe晶體管的直流特性1.共發(fā)射極的直流特性曲線晶體管的直流特性1.共發(fā)射極的直流特性曲線三個區(qū)域：飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)2.共基極的直流特性曲線晶體管的直流特性2.共基極的直流特性曲線晶體管的直流特性晶體管的特性參數(shù)1.晶體管的電流增益（放大系數(shù)）共基極直流放大系數(shù)和交流放大系數(shù)0

、兩者的關(guān)系共發(fā)射極直流放大系數(shù)交流放大系數(shù)0、2.晶體管的反向漏電流Icbo：發(fā)射極開路時，收集結(jié)的反向漏電流晶體管的特性參數(shù)2.晶體管的反向漏電流Iebo：收集極開路時，發(fā)射結(jié)的反向漏電流晶體管的特性參數(shù)2.晶體管的反向漏電流Iceo：基極極開路時，收集極－發(fā)射極的反向漏電流

晶體管的特性參數(shù)3.晶體管的擊穿電壓BVcbo晶體管的特性參數(shù)3.晶體管的擊穿電壓Bvceo晶體管的特性參數(shù)3.晶體管的擊穿電壓BVebo晶體管的特性參數(shù)4.晶體管的頻率特性截止頻率f：共基極電流放大系數(shù)減小到低頻值的所對應(yīng)的頻率值截止頻率f

：特征頻率fT：共發(fā)射極電流放大系數(shù)為1時對應(yīng)的工作頻率最高振蕩頻率fM：功率增益為1時對應(yīng)的頻率晶體管的特性參數(shù)BJT晶體管的特點垂直結(jié)構(gòu)與輸運時間相關(guān)的尺寸由工藝參數(shù)決定，與光刻尺寸關(guān)系不大易于獲得高fT高速應(yīng)用整個發(fā)射結(jié)上有電流流過可獲得單位面積的大輸出電流易于獲得大電流大功率應(yīng)用開態(tài)電壓VBE與尺寸、工藝無關(guān)片間漲落小，可獲得小的電壓擺幅易于小信號應(yīng)用模擬電路優(yōu)點：輸入電容由擴散電容決定隨工作電流的減小而減小可同時在大或小的電流下工作而無需調(diào)整輸入電容輸入電壓直接控制提供輸出電流的載流子密度高跨導優(yōu)點：缺點：存在直流輸入電流，基極電流功耗大飽和區(qū)中存儲電荷上升開關(guān)速度慢開態(tài)電壓無法成為設(shè)計參數(shù)設(shè)計BJT的關(guān)鍵：獲得盡可能大的IC和盡可能小的IBMOS場效應(yīng)晶體管MOS晶體管的結(jié)構(gòu)襯底B源極S漏極D柵氧化層柵極G溝道長度L溝道寬度W“金屬-氧化物-半導體場效應(yīng)晶體管”MOS管的MIS結(jié)構(gòu)“金屬-絕緣層-半導體（MIS）結(jié)構(gòu)”反型層的形成表面空間電荷區(qū)反型層閾值電壓N溝道弱反型強反型P溝道MOSFET的偏置截止導通開啟電壓MOSFET的電流-電壓關(guān)系線性區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)亞閾區(qū)襯底偏置效應(yīng)MOSFET的直流特性MOSFET的直流特性MOSFET的分類增強型nMOS耗盡型nMOS增強型pMOS耗盡型pMOSMOSFET的分類增強型nMOS耗盡型nMOS增強型pMOS耗盡型pMOSMOS電容反型電荷Qi耗盡區(qū)體電荷QB柵極電荷QGCGB，CGD，CGSPN結(jié)電荷重點半導體、本征半導體、非本征半導體載流子、電子、空穴摻雜、施主、受主、N型半導體、P型半導體多子、少子產(chǎn)生、復合、擴散、漂移載流子濃度的熱平衡條件與電中性條件PN結(jié)的形成及工作原理，二極管的特性參數(shù)雙極晶體管的工作原理、直流特性與特性參數(shù)MOSFET的結(jié)構(gòu)、工作原理、分類、轉(zhuǎn)移特性曲線MOS電容作業(yè)題21.載流子的輸運有哪些模式，這些輸運模式分別在什么情況下形成？2.簡要描述PN結(jié)的形成過程。3.寫出半導體中載流子濃度的熱平衡條件與電中性條件。4.用圖形描述NPN雙極晶體管正常工作時載流子的輸運和濃度分布情況。5.畫出nMOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖，并在圖中標出其主要組成部分的名稱。6.畫出4種MOS管的轉(zhuǎn)移特性曲線謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH一本萬利工程1、背景驅(qū)動2、盈利策略3、選菜試菜4、價值創(chuàng)造5、完美呈現(xiàn)6、成功面試7、持續(xù)改造（一）、一本萬利工程的背景驅(qū)動

1、什么是一本萬利

2、餐飲時代的變遷菜單經(jīng)驗的指導方針運營市場定位的體現(xiàn)經(jīng)營水平的體現(xiàn)體現(xiàn)餐廳的特色與水準溝通的工具餐廳對顧客的承諾菜單承諾的六大表現(xiàn)1、名字的承諾2、質(zhì)量的承諾3、價格的承諾4、規(guī)格標準的承諾5、外文翻譯的準確6、保證供應(yīng)的承諾

1、顧客滿意度餐廳價值、價格、合理感、愉快感、安心感、美味感、便利感、滿足感、有價值感、喜悅感、特別感2-2、初期投資餐廳面積、保證金、設(shè)備投資、店鋪裝潢、器具用品投資、制服選定、菜單制作2-1、開業(yè)準備廚具、供應(yīng)商選定、設(shè)計、用品選定、餐廳配置、員工訓練、餐廳氣氛、促銷方式3、經(jīng)營數(shù)據(jù)營業(yè)額、客流量、成本率、人均消費、顧客回頭率、出品速度、人事費用菜單內(nèi)容決定決定相關(guān)相關(guān)決定決定決定決定以菜單為導向的硬件投資

1、餐廳的裝修風格2、硬件設(shè)施服務(wù)操作3、餐廳動線4、餐具與家俬5、廚房布局6、廚房設(shè)備菜單設(shè)計正果1、能誘導顧客購買你想讓他買的餐點2、能迅速傳達餐廳要表達的東西3、雙贏：顧客喜歡、餐廳好賣餐廳時代的變遷食物時代硬體時代軟體時代心體時代食物食品饑食飽食品質(zhì)挑食品味品食品德懼食體驗人們正在追尋更多的感受，更多的意義更多的體驗，更多的幸福（二）盈利策略1、組建工程團隊2、確定核心價值3、確定盈利目標4、確定客單價5、設(shè)計盈利策略6、確定核心產(chǎn)品誰來設(shè)計菜單？產(chǎn)品=做得出來的物品商品=賣得出去的物品商家=產(chǎn)品具備商品附加值物（什么產(chǎn)品）+事（滿足顧客何種需求）從物到事從食物到餐飲從吃什么到為什么吃產(chǎn)品本身決定一本，產(chǎn)品附加值決定萬利從生理到心理從物質(zhì)到精神從概念到五覺體驗創(chuàng)造產(chǎn)品的五覺附加值體驗何來

一家企業(yè)以服務(wù)為舞臺以商品為道具，讓消費者完全投入的時候，體驗就出現(xiàn)了PART01物=你的企業(yè)賣什么產(chǎn)品+事=能滿足顧客何種需求？確定核心價值理念核心價值理念1、賣什么樣的菜2、賣什么樣的氛圍？3、如何接待顧客？賣給誰？賣什么事？賣什么價？企業(yè)目標的設(shè)定1、理論導向的目標設(shè)定2、預算3、制定利潤目標費用營業(yè)額虧損區(qū)利潤區(qū)臨界點變動費用總費用營業(yè)額曲線費用線X型損益圖利潤導向的目標設(shè)定確定目標設(shè)定營業(yè)收入=固定成本+目標利潤1-變動成本率-營業(yè)稅率例：A餐廳每月固定成本40萬，變動成本50%，營業(yè)稅率5.5%，目標利率每月8萬，問A餐廳的月營業(yè)收入：月營收入=（40+8）÷（1-50%-5.5%）=48÷0.445=108萬測算損益平衡點保本線=固定成本1-變動成本率-營業(yè)稅率例：A餐廳保本線=40÷（1-50%-5.5%）

=40÷0.445

=90萬定價的三重意義2、向競爭對手發(fā)出的信息和信號1、是利潤最大化和最重要的決定因素3、價格本事是價值的體現(xiàn)定價由此開始1、評估產(chǎn)品、服務(wù)的質(zhì)量2、尋求顧客價值與平衡點3、以價值定義市場確定客單價盈利占比策略

占比策略內(nèi)部策略銷售占比占比策略內(nèi)部策略10%40%10%20%20%（三）、選菜試菜1、ABC產(chǎn)品分析2、產(chǎn)品的確定（食材、口味、烹調(diào)、餐飲）3、成本的確定ABC分析策略毛利率營業(yè)額CBACABBACCCAA營業(yè)額C毛利A優(yōu)化、提升增加銷售雙A雙贏ABC顧客商品漲價保留虧本商品刪營業(yè)額A毛利C顧客超額、成本過高有意義的保留無意義的刪除雙C雙輸菜單內(nèi)容選擇的標準因素成本設(shè)備廚師技術(shù)操作空間菜系風格吻合度品質(zhì)可控度原料供應(yīng)顧客喜好菜單協(xié)議度（銷售目標、顏色、口味、造型、營養(yǎng)等）產(chǎn)品類別確定的四個方面1、按食材確定比例2、按口味確定比例3、按烹飪確定比例4、按餐飲確定比例

（無酒精飲品、含酒精飲品比例）框架依據(jù)操作依據(jù)目標依據(jù)成本依據(jù)試口味成本操作第一次試菜的內(nèi)容精確的成本核算—五個關(guān)鍵詞1、凈料率（一料一控、一料多檔）2、調(diào)味料成本（單件產(chǎn)品、批量產(chǎn)品）3、燃料成本4、統(tǒng)一計量單位5、標準食譜成本卡試口味餐具造型色彩第二次試菜的內(nèi)容四料構(gòu)成表1、符合思想審定2、符合目標審定3、符合定位審定4、符合框架審定四平構(gòu)成表(四)、創(chuàng)造價值1、定價策略的確定2、提升雙A核心產(chǎn)品的附加值3、增加更多的顧客選擇性顧客會記住的價格最低價人均消費熱門暢銷品商品較多的價格帶最高價產(chǎn)品價格和觀念價值永遠是不一樣的，體驗經(jīng)濟時代出售的不是產(chǎn)品價格，而是觀念定價與確定價格的區(qū)別確定價格產(chǎn)品、服務(wù)主導思路確定一個易于銷售的價格由企業(yè)根據(jù)成本以及和其他企業(yè)的比較確定定價基于顧客的價值私立評估價值、確定等級在顧客和企業(yè)的來往過程中確定企業(yè)定價三大策略1、薄利多銷策略2、相對穩(wěn)定價格策略3、高價位價格策略提升產(chǎn)品附加值的“十大絕招”三好七增名字好賣相故事服務(wù)選擇文案時間體驗健康推廣感覺“附加值”提升產(chǎn)品附加值的“兩大前提”一好味道二品質(zhì)確定好賣相美色器形設(shè)攝狀增健康少油湯汁鹽多有機養(yǎng)生品種增時間原材料生長原材料獲得制作耗時美味時間要求增文案—文字敘述九問1、餐點是什么？2、如何烹調(diào)制作？3、如何呈現(xiàn)？4、有何故事？5、有否獨特的口味？6、有否體現(xiàn)品質(zhì)等級？7、食材的來源？8、有何獨特的體驗？9、對人有何好處？一料多烹多吃多味增選擇增推廣易拉寶臺卡小畫冊傳媒宣傳銷售人員介紹POP（五）、完美呈現(xiàn)1、專業(yè)團隊的選擇與合作2核心價值的呈現(xiàn)平面制片攝影助理攝影師食品造型翻譯修圖師文案設(shè)計師跟印完稿員餐飲行業(yè)中照片的功能的三個層次傳遞信息吸引顧客傳播文化菜式拍攝菜式拍攝的本質(zhì)是靜物拍攝最根本的原則是對你的店鋪產(chǎn)生愉悅感不僅僅要讓顧客看見，更要問道和嘗到照片對菜單設(shè)計師的要求對餐飲行業(yè)有一定的了解了解餐廳的定位有全局觀和預見性善于溝通對平面設(shè)計師的要求熟練掌握各類設(shè)計軟件Photoshop,Indesign,Illustrator,Coreldraw等色彩管理知識印刷機裝幀知識深厚的美術(shù)功底眼光和創(chuàng)意——了解潮流趨勢字