P型半導(dǎo)體

   在純凈的硅(或鍺)晶體內(nèi)摻入微量的三價(jià)元素硼(或銦)，因硼原子的外層有三個(gè)價(jià)電子，當(dāng)它與周圍的硅原子組成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)因缺少一個(gè)電子而在晶體中產(chǎn)生一個(gè)空穴，摻入多少三價(jià)元素的雜質(zhì)原子，就會(huì)產(chǎn)生多少空穴。因此，這種半導(dǎo)體將以空穴導(dǎo)電為其主要導(dǎo)體方式，稱為空穴型半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱P型半導(dǎo)體。必須注意的是，產(chǎn)生空穴的同時(shí)并沒(méi)有產(chǎn)生新的自由電子，但原有的晶體仍會(huì)產(chǎn)生少量的電子空穴對(duì)。

   從以上分析可知，不論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，它們的導(dǎo)電能力是由多子的濃度決定的?？梢哉J(rèn)為，多子的濃度約等于摻雜原子的濃度，它受溫度的影響很小。在一塊硅片上采用不同的摻雜工藝，一邊形成N型半導(dǎo)體，一邊形成P型半導(dǎo)體，則在兩種半導(dǎo)體的交界面附近形成PN結(jié)；PN結(jié)是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。

   1.PN結(jié)的形成 

   在一塊硅或鍺的晶片上，數(shù)字電壓，采取不同的摻雜工藝，分別形成N型半導(dǎo)體區(qū)和P型半導(dǎo)體區(qū)。由于N區(qū)的多數(shù)載流子為電子(即電子濃度高)，少子為空穴(空穴濃度低)，而P區(qū)正相反，多數(shù)載流子為空穴(即空穴濃度高)，少子為電子(電子濃度低)；在P區(qū)與N區(qū)的交界面兩側(cè)，由于濃度的差別，空穴要從濃度高的P區(qū)向濃度低的N區(qū)擴(kuò)散，N區(qū)的自由電子要向P區(qū)擴(kuò)散，由于濃度的差別而引起的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。這樣，在P區(qū)就留下了一些帶負(fù)電荷的雜質(zhì)離子，在N區(qū)就留下了一些帶正電荷的雜質(zhì)離子，從而形成一個(gè)空間電荷區(qū)。這個(gè)空間電荷區(qū)就是PN結(jié)。在空間電荷區(qū)內(nèi)，只有不能移動(dòng)的雜質(zhì)離子而沒(méi)有載流子，數(shù)字電壓表課程設(shè)計(jì)報(bào)告，所以空間電荷區(qū)具有很高的電阻率。

一、物理基礎(chǔ)    所有物質(zhì)按照導(dǎo)電能力的差別可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三類。半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間?；蛘哒f(shuō)，半導(dǎo)體是介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。常用的半導(dǎo)體材料有：元素半導(dǎo)體硅(Si)和鍺(Ge)、化合物半導(dǎo)體(GaAs)等。導(dǎo)體的電阻率在10-4Ω?cm以下，簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表電路圖，如銅的電阻率為1.67×10-6 Ω?cm，絕緣體的電阻率在1010 Ω?cm以上，半導(dǎo)體的電阻率在10-3Ω?cm～109Ω?cm之間，與導(dǎo)體的電阻率相比較，半導(dǎo)體的電阻率有以下特點(diǎn)。

1.對(duì)溫度反映靈敏

導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高略有升高，如銅的電阻率僅增加0.4%左右，但半導(dǎo)體的電阻率則隨溫度的上升而急劇下降，如純鍺，溫度從20℃上升到30℃時(shí)，電阻率降低一半左右。

2.雜質(zhì)的影響顯著

金屬中含有少量雜質(zhì)其電阻率不會(huì)發(fā)生顯著變化，但是，直流數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)，極微量的雜質(zhì)摻在半導(dǎo)體中，會(huì)引起電阻率的極大變化。如在純硅中加入百萬(wàn)分之一的硼，就可以使硅的電阻率從2.3×105 Ω?cm急劇減少到0.4 Ω?cm左右。

3.光照可以改變電阻率

例如，有些半導(dǎo)體(如)受到光照時(shí)，其導(dǎo)電能力會(huì)變得很強(qiáng)；當(dāng)無(wú)光照時(shí)，又變得像絕緣體那樣不導(dǎo)電，利用這種特性可以制成光敏元件。而金屬的電阻率則不受光照的影響。

溫度、雜質(zhì)、光照對(duì)半導(dǎo)體電阻率的上述控制作用是制作各種半導(dǎo)體器件的物理基礎(chǔ)。

應(yīng)用驗(yàn)證是指導(dǎo)IC元器件在系統(tǒng)中的可靠應(yīng)用的關(guān)鍵，重點(diǎn)要關(guān)注應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)器件接口信號(hào)的影響，因此無(wú)論是采用純軟件還是軟硬件協(xié)同的方式進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證都需要先完成應(yīng)用系統(tǒng)的PCB工作。本文提出的應(yīng)用驗(yàn)證技術(shù)方案以基IBIS模型在多個(gè)平臺(tái)進(jìn)行PCB SI(Signal Integrity)的方式提取出所需的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的模擬;在此基礎(chǔ)上通過(guò)軟件和軟硬件協(xié)同兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字IC器件的應(yīng)用驗(yàn)證。為保證應(yīng)用驗(yàn)證的順利進(jìn)行，對(duì)方案中涉及到的IBIS建模、PCB SI和S參數(shù)的提取及等技術(shù)進(jìn)行了研究。

提出的應(yīng)用驗(yàn)證技術(shù)方案的指導(dǎo)下，以SRAM的應(yīng)用驗(yàn)證為例進(jìn)行了相關(guān)的技術(shù)探索。首先對(duì)IBIS模型建模技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并完成了SRAM以及80C32等相關(guān)IC器件的IBIS模型建模工作;接著基于IBIS模型進(jìn)行PCB SI，模擬了SRAM的板級(jí)應(yīng)用環(huán)境并提取了應(yīng)用驗(yàn)證所需的數(shù)據(jù);后分別對(duì)適用于SRAM的軟件平臺(tái)和軟硬件協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)，并完成了SRAM的應(yīng)用驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)SRAM的應(yīng)用驗(yàn)證，證明了本文所提出的應(yīng)用驗(yàn)證技術(shù)方案的可行性。