ST微电子0.25μm SiGe BICMOS 技术中的双极性晶体管设计介绍 *
在ST微电子0.25µm SiGe BICMOS技术(B7RF)中,异质结双极晶体管(HBT)的建模是基于HICUM的。 该模型在要求高集电极电流密度的高频射频应用中特别有用。 这种紧凑和可扩展的模型比改进的Spice Gummel-Poon模型具有更高的精度,并考虑了自热效应。
典型的高压HBT的频率转换和电流增益β AC 如图1所示。 柯克效应(Kirk effect)的影响在右边灰色地方可以看到,结果产生强f T ,以及在高偏置水平下β增益的崩溃。 从物理的角度来看,这种影响是由于基极深度的增加(基/集电极结向下移动),这与载流子注入相反。
晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极比较大电流、比较大反向电压等。功率晶体管联系方式
GAA晶体管
而当先进工艺发展到了7nm阶段,并在其试图继续向下发展的过程中,人们发现,FinFET似乎也不能满足更为先进的制程节点。于是,2006年,来自韩国科学技术研究院(KAIST)和国家nm晶圆中心的韩国研究人员团队开发了一种基于全能门(GAA)FinFET技术的晶体管,三星曾表示,GAA技术将被用于3nm工艺制程上。
GAA全能门与FinFET的不同之处在于,GAA设计围绕着通道的四个面周围有栅极,从而确保了减少漏电压并且改善了对通道的控制,这是缩小工艺节点时的基本步骤,使用更***的晶体管设计,再加上更小的节点尺寸,和5nm FinFET工艺相比能实现更好的能耗比。
GAA 技术作为一款正处于预研中的技术,各家厂商都有自己的方案。比如 IBM 提供了被称为硅纳米线 FET (nanowire FET)的技术,实现了 30nm 的纳米线间距和 60nm 的缩放栅极间距,该器件的有效纳米线尺寸为 12.8nm。此外,新加坡国立大学也推出了自己的纳米线 PFET,其线宽为 3.5nm,采用相变材料 Ge2Sb2Te5 作为线性应力源。
另据据韩媒Business Korea的报道显示,三星电子已经成功攻克了3nm和1nm工艺所使用的GAA (GAA即Gate-All-Around,环绕式栅极)技术,正式向3nm制程迈出了重要一步,预计将于2022年开启大规模量产。
电阻晶体管采购晶体管作为一种可变电流开关,能够基于输入电压控制输出电流。
在讨论学习曲线时,我将重点放在晶体管上,但应该注意的是,可以很容易地使用电子“开关”作为测量单位。同样,学习曲线也适用于机械开关、真空管。除此之外,学习曲线还可以用来预测性能、可靠性 (FITS)、功耗和许多其他参数。学习曲线还可以预测新技术采用的“临界点”。一个很好的例子是2001 年半导体测试行业引入的“压缩技术”。事后看来,通过集成电路中晶体管测试成本的学习曲线,该项重大创新是不可避免的。ATE 的成本学习曲线与硅晶体管的学习曲线不平行,并且有一个较小的陡坡,ATE 成本下降的速度不够快。
我们可以简单地从微观上讲解这个步骤。
在涂满光刻胶的晶圆(或者叫硅片)上盖上事先做好的光刻板,然后用紫外线隔着光刻板对晶圆进行一定时间的照射。原理就是利用紫外线使部分光刻胶变质,易于腐蚀。
溶解光刻胶:光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,***后留下的图案和掩模上的一致。
“刻蚀”是光刻后,用腐蚀液将变质的那部分光刻胶腐蚀掉(正胶),晶圆表面就显出半导体器件及其连接的图形。然后用另一种腐蚀液对晶圆腐蚀,形成半导体器件及其电路。
***光刻胶:蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部***后就可以看到设计好的电路图案。
而100多亿个晶体管就是通过这样的方式雕刻出来的,晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能,包括放大,开关,稳压,信号调制和振荡器。
晶体管越多就可以增加处理器的运算效率;再者,减少体积也可以降低耗电量;***,芯片体积缩小后,更容易塞入行动装置中,满足未来轻薄化的需求。
晶体管通常由硅晶体制成,采用 N 和 P 型半导体层相互夹合形式。
PN结(二极管)的形成
首先,我们已经知道分子是由带正电荷的原子核,和绕着原子核旋转的带等量负电荷的电子组成的,这种只能绕着原子核旋转的电子叫做束缚电子,而另外还有一种脱离了原子核的束缚,可以在材料中自由移动的电子,叫做自由电子。
金、银、铜、铝都是优异的导体,这是因为他们都拥有大量的自由电子,在没有加电场的时候,自由电子在导体中无规律地自由移动,没有电流形成,而当加上电场后,自由电子由于带负电荷,会沿着电场定向移动形成电流。
那我们自然可以想到,有没有一种物体,其中有带正电荷的粒子,也可以沿着电场移动,从而导电?原子核带正电荷,然而原子核是不能移动的(说法不严谨,意思明白就行),那么有没有其他带正电荷的粒子来导电呢?
有的,半导体就即可以用自由电子(带负电荷)导电,也可以用空穴(带正电荷)导电。
晶体管能用于放大弱信号,用作振荡器或开关。北京功放晶体管
晶体管就是在晶圆上直接雕出来的,晶圆越大,芯片制程越小;功率晶体管联系方式
图3 晶体三级管的内部工作原理
换句话说,为了让晶体管工作,只需要设计一种外部电路,使基极-发射极间的电流流动就可以了。晶体管都有一个箭头方向,我们可以理解为晶体管的基极-发射极之间加入了一个二极管,而箭头的方向就是二极管的方向,如下图4所示。
当晶体管进行工作时(基极和发射极之间有电流的流动,NPN型是从基极流向发射极,PNP型是从发射极流向基极),基极-发射极间的压降与二极管的压降相同,为0.6~0.7V。也就是说,在设计电路时,只要使晶体管的基极-发射极间的电压设为Vbe>=0.6V,使基极-发射极之间的二极管导通,这样三极管基极-发射极之间就有电流流动,然后再对电路的其他部分进行计算就可以了。
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