一般情况下,ND<NC或NA <NV;费米能级处于禁带之中。当ND≥NC或NA≥NV时,EF将与EC或EV重合,或进入导带或价带,此时的半导体称为简并半导体。也即,简并半导体是指:费米能级位于导带之中或与导带重合;费米能级位于价带之中或与价带重合。
选取EF = EC为简并化条件,得到简并时最小施主杂质浓度:
选取EF = Ev为简并化条件,得到简并时最小受主杂质浓度:
半导体发生简并时:
(1)ND ≥ NC;NA ≥ NV;
(2)ΔED越小,简并所需杂质浓度越小。
(3)简并时施主或受主没有充分电离。
(4)发生杂质带导电,杂质电离能减小,禁带宽度变窄。
扩展资料
半导体芯片的制造过程可以分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻,蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装等诸多步骤,而且每一步里边又包含更多细致的过程。
1、沙子:硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。
2、硅熔炼:12英寸/300毫米晶圆级,下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的,最后得到的就是硅锭。
3、单晶硅锭:整体基本呈圆柱形,重约100千克,硅纯度99.9999%。
4、硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。
5、晶圆:切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕,表面甚至可以当镜子。
6、光刻胶(Photo Resist):图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体,类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。
7、光刻:光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下,变得可溶,期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案,紫外线透过它照在光刻胶层上,就会形成微处理器的每一层电路图案。
8、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,清除后留下的图案和掩模上的一致。
9、蚀刻:使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。
10、清除光刻胶:蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部清除后就可以看到设计好的电路图案。
再次光刻胶:再次浇上光刻胶(蓝色部分),然后光刻,并洗掉曝光的部分,剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。
11、离子注入(Ion Implantation):在真空系统中,用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料,从而在被注入的区域形成特殊的注入层,并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后,注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。
12、清除光刻胶:离子注入完成后,光刻胶也被清除,而注入区域(绿色部分)也已掺杂,注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。
13、晶体管就绪:至此,晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞,并填充铜,以便和其它晶体管互连。
14、电镀:在晶圆上电镀一层硫酸铜,将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。
15、铜层:电镀完成后,铜离子沉积在晶圆表面,形成一个薄薄的铜层。
16、抛光:将多余的铜抛光掉,也就是磨光晶圆表面。
17、金属层:晶体管级别,六个晶体管的组合,大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层,具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑,但事实上可能包含20多层复杂的电路,放大之后可以看到极其复杂的电路网络,形如未来派的多层高速公路系统。
18、晶圆测试:内核级别,大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部,正在接受第一次功能性测试,使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。
19、晶圆切片(Slicing):晶圆级别,300毫米/12英寸。将晶圆切割成块,每一块就是芯片的内核(Die)。
20、丢弃瑕疵内核:晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃,留下完好的准备进入下一步
21、封装
参考资料来源:百度百科-半导体
参考资料来源:百度百科-简并半导体
PNP和NPN有什么区别1、晶体三极管是由形成二个PN结的三部分半导体组成的,其组成形式有PNP型及NPN型。pnp型三极管,是由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管,称为PNP型三极管。npn型三极管,是由2块n型半导体中间夹着1块p型半导体所组成的三极管,称为npn型三极管。我国生产的锗三极管多为PNP型,硅三极管多为NPN型,它们的结构原理是相同的。在电路符号上PNP型管发射极箭头向里,NPN型管发射极箭头向外,表示电流方向。2、三极管2个PN结的方向不一致。PNP是共阴极,即两个PN结的N结相连做为基极,另两个P结分别做集电极和发射极电路图里标示为箭头朝内的三极管。NPN则相反。3、传感器PNP与NPN型传感器其实就是利用三极管的饱和和截止,输出两种状态,属于开关型传感器。但输出信号是截然相反的,即高电平和低电平。NPN输出是低电平0,PNP输出的是高电平1。PNP与NPN型传感器一般有三条引出线,即电源线VCC、0V线,out信号输出线。1、PNP类PNP是指当有信号触发时,信号输出线out和电源线VCC连接,相当于输出高电平的电源线。对于PNP-NO型,在没有信号触发时,输出线是悬空的,就是VCC电源线和out线断开。有信号触发时,发出与VCC电源线相同的电压,也就是out线和电源线VCC连接,输出高电平VCC。对于PNP-NC型,在没有信号触发时,发出与VCC电源线相同的电压,也就是out线和电源线VCC连接,输出高电平VCC。当有信号触发后,输出线是悬空的,就是VCC电源线和out线断开。对于PNP-NC+NO型,其实就是多出一个输出线OUT,根据需要取舍。2、NPN类NPN是指当有信号触发时,信号输出线out和0v线连接,相当于输出低电平,ov。对于NPN-NO型,在没有信号触发时,输出线是悬空的,就是0v线和out线断开。有信号触发时,发出与OV相同的电压,也就是out线和0V线连接,输出输出低电平OV。对于NPN-NC型,在没有信号触发时,发出与0V线相同的电压,也就是out线和0V线连接,输出低电平0V。当有信号触发后,输出线是悬空的,就是0V线和out线断开。对于NPN-NC+NO型,和NPN-NC+NO型类似,多出一个输出线OUT,及两条信号反相的输出线,根据需要取舍。NO(normal open)是:常开触点。
NC(normal close)是:常闭触点。
在常态(不通电)的情况下处于断开状态的触点叫常开触点。
在常态(不通电、无电流流过)的情况下处于闭合状态的触点叫常闭触点。
常开——NO(normal open)通常情况下是断开状态,即线圈未得电的情况下断开的。
常闭——NC(normal close)通常情况下是关合状态,即线圈未得电的情况下闭合的。
扩展资料:
电气元件分类:
元件也许是被动或有源的(passive or active):
1.被动元件(Passive components)是一种电子元件,在使用时它们没有任何的增益或方向性。在电路分析(Network analysis)时,它们被称为电力元件(Electrical elements)。
2.有源元件(Active components)是一种电子元件,相对于被动元件所没有的,在使用时它们有增益或方向性。它们包括了半导体器件与真空管。
参考资料:常开常闭触点百度百科
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