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我不愛學習 | 2023-10-20 13:52:00 | 巴幣 0 | 人氣 93

雖然又荒廢小屋好久了,不過自己沒有斷掉讀書的習慣,最近開始在加強時數了

昨天一口氣累積了7小時的專注時數(以手機Forest記錄的時間)。

今天來到圖書館先記錄一下

先複習昨天的半導體課程,上之前翻書看到很多很可怕的計算,但實際上翻考古題其實那些可怕的題目只會出現在研究所考題,目前只上了第一章,沒什麼內容,大致講架構的部分

材料、接面、元件

在這之前我電子學剛結束BJT的部分

報半導體開課先提到,導電性的分類,以及電導係數(電阻係數的倒數)。

透過什麼因素影響半導體的導電性(半導體導電性範圍很大10的8次方到-8次方中間)

可以透過光照、溫度、參雜,其中參雜是最重要的,這個電子學剛到二極體單元的時候就是提參雜PN二極體

材料選擇的部分分成
本質半導體:矽、鍺
雜質半導體:P、N
化合物半導體:砷化鎵

其實本質 雜質,從高中化學就有提到了 P型是參雜3A族 N型是5A,從高中記到現在

半導體材料接下來是接面

第一個是電類一定都認識的PN介面:二極體、BJT都是pn接面

第二個是現在很重要的MOSFET採用的:金氧半接面,名字也很直觀金屬、氧化物(絕緣)、半導體組成的電晶體

第三個是金半接面:消特基(好像在電力電子聽過但我沒實際碰過),其實金半街面很多地方都有,二極體在接的時候都是透過金屬再接到半導體稱為歐姆接觸

第四個是異質介面:大意是每個半導體都有,兩個不同的本質接在一起,能隙不一樣後面應該會有更詳細的介紹,目前我還看不懂

在還是進入第一章內容

固體的形成
1.非結晶
裡面毫無規則排列
2.多晶
原子有多種排列
3.單晶
內部只有一種排列

半導體通常使用單晶

單晶的排列種類又分為

1.簡單立心(simple cubic)
一個正方體邊長a的八個角各一顆原子,因為是好幾個立體的立心組合而成,所以每個角落的原子在同個立心只佔1/8  
2.面立心(face center cubic fcc)
在簡單立心的結構下第六個面也都有一顆原子,同一個原子只有一半的體積在同一個立心
3.體立心(body center cubic bcc)
簡單立心的構造下正方體中間有1顆原子

一顆
  簡單立心有8*1/8=1個原子
  面立心有8*1/8+6*1/2=4個原子
  體立心有8*1/8+1個原子

4.鑽石結構:最常被使用的結構,Si跟Ge都是,有兩個面立心重疊,其中一個不動,另一個往(a/4 a/4 a/4)移動,此時不動的立心裡面會多4顆原子
  鑽石結構有8*1/8+6*1/2+4=8個原子

5.閃鋅礦結構=鑽石結構,只是內部原子種類不同並非同一種 像是砷化鎵 砷4 鎵4

然後題目會帶到給一個立心要求
原子體積
原子密度
原子比例
或是用米勒指標拆一個平面算面積比例或是表面原子密度

我剛剛把比例跟密度搞混,密度是用幾個原子當作分子不是體積、面積,體面積是算填充比例,然後單位是採用CGS

然後有個單位Å=10的-10m次方,上大學後沒用到忘了

再來是米勒指標,算是在講解工具米勒指標(2、3、3),倒數 乘上2、3、3最小公倍6 換成(3、2、2) 就是座標軸的平面截距,不是直接2、3、3帶入座標軸

再來是固體上的缺陷
1.空穴:在排列好的原子組合中間缺一顆
2.晶隙缺陷:沒有缺但是排歪了
3.空穴晶隙:上面兩種一起
4.線缺陷:也是排好缺原子,但是一條線排到中間斷掉

最後介紹雜質
先天的雜質分成
替代性雜質:中間有一棵原子被外來的替代掉
晶隙雜質:有一顆外來的卡在晶隙中間

後天雜質就是使用參雜

參雜分兩種
1.擴散 缺點是濃度不均、不好控制
2.離子布值:雜質透過加速被加入晶體裡面,可以控制,缺點是原子撞擊會破壞晶格,要使用退火改善傷害

晚點還有電子學,剛好上到mosfet 跟前面金氧半剛好一起看


電子學部分講解mosfet的特性,目前還沒開始講接上偏壓

有分成增強型和空乏型

空乏一開始有做通道,臨界電壓Vt是負的 反之增強型

VGS產生通道
VDS影響空乏區,而空乏區會擠壓通道,現實中會有通道長度調變的問題

在VDS很小的情況下ID跟VGS呈現線性
mosfet的工作區分成截止 歐姆 飽和,然後是根據有沒有通道來看

MOSFET的飽和區跟BJT是兩碼子事情,MOSFET不能切一刀過去說這條電壓夾止,因為VDS VGS都會影響進入飽和區,BJT只看VCE

然後K跟ID的公式要背
VDS固定很小的情況下
VGS=Vt的時候 產生弱反轉層但還不夠形成通道

隨著VDS變大不當成0伏特逆偏空乏區開始變大就會擠壓通道(不再是線性) 當VGS-Vt=VDS的時候,壓成一個三角形 成為Pinch off夾止 依然有電流 不是截止

大致分為

截止(沒有通道) VGS<Vt
歐姆區
有通道 VGS>Vt
未夾止VGS-Vt>VDS

飽和

有通道VGS>Vt
夾止VGS-Vt<VDS
VGD<Vt

VGD=VGS-VDS


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