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晶体参考资料教材
晶体零件教材
前言Page
《前言》
晶体类零件是MONITOR整机上的核心零件，由于大多数硅材料制成的半导体器件，而硅以晶体结构存在故由硅制成的二极管，三极管等元器件被归入晶体类零件。
目前晶体类零件包括：
二极管（93A），三极管（57A），集成电路（56A），晶体振荡器（93A22-*）。
晶体类零件大多为主动元件，即对施加的电压或电流具有非线性的控制作用，是完成MONITOR线路设计的核心零件。
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第一章:
晶体二极管Page
一．定义：
具有单向导电性的两端元件。
二．符号及主要参数：
1、符号：
普通二极管：
稳压二极管肖特基二极管：
2、主要参数：
VF-正向电压；IR-反向漏电流；VZ-稳定电压
三．二极管分类
1．按制造工艺可分为：
A．SILICONECOATEDRECTIFIERS普通塑封二极管
B．GLASSPASSIVATEDPELLETRECTIFIERS（GPP）玻璃钝化二
极管
C．SINTEREDGLASSRECTIFIERS
D．IMPLOSIONRECTIFIERS玻璃封装二极管
2．按作用可分为：
A．整流二极管93A50/52-*，在线路中起整流作用。
B．开关二极管93A60/64/1020-*，起单向开关作用
C．稳压二极管93A39-*小电流下利用反向雪崩击穿效应产生稳压作
用。
D．发光二极管81A-*利用半导体的光电效应起发光指示作用。
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第一章:
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四.主要电气参数的定义
常见二极管正反向U-I曲线：
IF
VR（VZ）
VF
IR（IZ）
1．IF：
正向电流，一般定义为该二极管可连续承受的额定正向电流，
不作为可直接测试值。
2．VF：
正向压降，一般是指在规定正向电流IF下量取的正向电压，VF通常与材料有关，通常PN结两边（P区和N区）掺杂浓度比越大，VF也越大，而肖特基类型的二极管由于势垒区的势垒高度较小通常VF较小。
3．IR：
反向漏电流，一般是指在规定的反向电压VR下流过二极管的反向电流。
IR通常与制造工艺有关，理想的二极管其漏电流是由于PN结的少子漂移所引起，其值与温度关系较大。
通常温度每上升10CIR增加一倍。
而实际IR的组成除少子漂移外还与PN结形成及二极管组装工艺中杂质的引入有较大关系。
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第一章:
晶体二极管Page
VR：
反向耐压，通常是指在规定的反向漏电流IR下二极管所承受
的反向耐电压，与IR类似，VR与制造工艺及材料有关，一般肖特基二极管的反向耐压大多<500V，同样在二极管的生产工艺中引入的杂质也会引起VR下降。
4．VZ：
稳定电压，在额定的稳定电流IZ下，二极管两端近似稳定的反向电压。
利用二极管反向击穿后，两端电压近似维持不变的原理可以制成稳压二极管，按其稳压值的不同可分为两类：
（1）、击穿，通常VZ〈6V，具有负温度系数。
（2）、雪崩击穿，通常VZ〉6V，具有正温度系数。
5．TRR：
反向恢复时间
理想的二极管当其两端电压极性由正向瞬间变为反向时应在瞬间表现为反向截止特性，但实际情况并非如此。
如下图：
I（A）I（A）
0.5A0.5ATrr
=>=>
t（ns）0.25At（ns）
1A
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第一章:
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造成此现象的原因是空间势垒区的电容效应所致。
测试方法如上图所示，在二极管两端施加A波形电流，量取二极管两端的电流波形如图
B，则从IR=0点到IR=0.25A点所需要的时间即定义为反向恢复时间，
目前也有其他的测试条件及测试判据但与上述方法仅数值上差异，基
本方法一致。
四．二极管的构造及原材料
目前主要有以下四种构造：
1．SILICONECOATEDRECTIFIERS
2．GLASSPASSIVATEDOELLETRECTIFIERS
3．SINTEREDGLASSRECTIFIERS
4．IMPLOSIONRECTIFIERS
其制造材料主要为：
1．DICE-硅制成的PN结芯片
2．引脚-铜质引线
3．封装材料-树脂/玻璃
4．内部SILICON（硅胶）及MOLY等引线材料。
五．制造流程及品管重点
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第一章:
晶体二极管Page
流程：
品管重点：
单晶硅硅的纯度会影响各项电气参数的一致性。
基片
掺杂直接形成各项电气参数，其制程控制对二极
管品质影响极大。
切割影响芯片的机械性能。
组装
焊接影响可靠性，焊接不良会造成外力作用
下电参数变化
酸洗清洗不干净或引入杂质易引起IR偏大。
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第一章:
晶体二极管Page
上胶作用在于密封PN结芯片防止潮气侵入及
内部杂质的移动引起IR增大同时也可增
强机械强度
封装以树脂包封材料固定二极管本体。
测试区分出正确极性。
印字标示正确的型号及极性
包装出货
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第一章:
晶体二极管Page
六．常见之信赖性实验
A．高温下反向峰值电流
条件：
T=Tambmax（正常工作的最高温度）
Vrm=Vrrm（反向峰值电压）
测试：
漏电流Irm2
B．正向浪涌电流
条件：
以Ifsm正弦半波50HZ冲击一次。
测试：
Vfm,Irm1
C．引脚拉力及弯曲实验
D．热冲击试验
条件：
0C-100C间循环10次
测试：
Vfm,Irm1
E．耐湿性
条件：
85+/-3C，85+/-5%持续500H
测试：
Vfm,Irm1
F．电耐久性（高温反偏）
条件：
高温反偏（塑封-100+/-5C，玻封-150+/-5C，Vrm=Vrrm+/-5%）
测试：
Vfm,Irm1
G．标志耐久性
条件：
GB4937/4.2方法2
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第一章:
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测试：
GB4937/4.2
H．其他项目
1．易燃性：
GB4937/4.1
2．耐焊接热：
260+/-5C10S
3．温度循环：
-40+/-5C⇔Tstgmax10次
4．蒸汽加压：
121C202Kpa10H
5．高温储存：
Tstgmax1000H
1~5均测试Vfm,Irm1试验前后变化率作为判据。
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第二章:
晶体三极管Page
一．定义：
具有电流（压）控制功能的三端元件。
二．符号：
NPN型三极管PNP型三极管
三．电参数
通常双极性三极管具有：
Vceo,Vcbo,Vebo,Iceo,Icbo,Iebo,Hfe1
（2）,Vbe（on）,Vce1
（2）,Cob,Ftetc.
场效应管（FET）具有：
Vdss,vgs（th）,Rds（on）,Gfs,Igss,Idss,Ciss,Coss,Crss,Vgss,Vds（on）etc.
上述V***通常为耐压或饱和压降。
I***通常为漏电流。
C***为等效电容。
Hfe为放大倍数。
Cob为结电容Ft工作频率带宽。
Rds（on）为导通阻抗Gfs为导通跨导。
具体定义可参考相关资料。
四．主要分类
A．按结构可分为：
双极型三极管，FET场效应管及达灵顿复合管等。
PNP型三极管
双极型三极管
NPN型三极管
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第二章:
晶体三极管Page
N-CHANELFET
场效应管（FET）
P-CHANELFET
B．按MONITOR使用的用途又可分为：
电源开关管，行管，开关管，视放管，行推动管等等。
场效应管（FET）是一种具有正向受控作用的半导体器件，有结型场效应管（JFET），绝缘栅型场效应管（IGFET）两种。
N-CHANEL---N沟道FET
JFET
P-CHANEL---P沟道FET
MOSFET---金属-氧化物-半导体FET
IGFET
MNSFET---金属-氮化物-半导体FET
增强型---N沟道增强型FET
N-CHANEL
耗尽型---N沟道耗尽型FET
IGFET
增强型---P沟道增强型FET
P-CHANEL
耗尽型---N沟道耗尽型FET
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第二章:
晶体三极管Page
五．三极管制造流程
三极管及集成电路中,各种元器件及其相互的连线都是按照统一的工艺流程制造。
该标准工艺流程是根据NPN型晶体三极管的制造过程进行编制的。
基本流程如下：
掩埋层N+扩散⇒外延生长⇒隔离P+扩散⇒基区P扩散
⇒发射区N+扩散⇒薄膜淀积。
A．掩埋层N+扩散：
P型基片（衬底）形成N+掩埋层。
P型硅片
P型硅片
Sio2
衬底⇒氧化表面形成一层具有一定厚度的SIO2
N+区
P型硅片
P型硅片
⇒光刻形成掩埋层窗口⇒进行N+扩散在扩散窗口的区域形成N+掩埋
层。
（扩散温度越高及时间越长掩埋层的厚度越厚）
B．外延生长
在温度1000C-2000C的反应炉内进行，其作用为在P型衬底上生成
一层N型杂质半导体，作为NPN型三极管的集电区。
外延层的厚度
和掺杂浓度决定了三极管的反向击穿电压V（br）ceo的大小。
一般的，
掺杂浓度越低，外延生长层越厚，V（br）ceo越大。
N区
N+区
N+区
P型硅片
P型硅片
C.形成隔离区
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第二章:
晶体三极管Page
1.P+扩散隔离：
通过氧化，光刻和P+扩散将外延生长层划分成一个个彼此电绝缘的隔离区，通常各种元件就制造在各自的隔离区内，隔离区也可称为隔离岛。
电绝缘的实现：
在电路中衬底接在最负的电位上，因此各N型隔离岛与P型衬底间形成的PN结反偏。
但由于PN结在反偏时的结电容效应及漏电流使这种工艺无法用在高频应用领域内。
2．介质隔离：
即利用SIO2作为隔离岛周围的绝缘层。
主要工艺过程为：
N型硅片⇒外延生长生成N+掩埋层覆盖在硅片上
⇒利用化学腐蚀形成凹槽⇒氧化生成SIO2膜覆盖在硅片上
⇒外延生长形成多晶硅覆盖层⇒研磨，将N型硅片的背面进行
研磨一直磨到多晶硅为止，至此即形成一个个由二氧化硅形成
的隔离岛。
研磨掉
该技术比较完善，但工艺复杂，成品率低，一般在高性能集成
电路中采用。
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第二章:
晶体三极管Page
C．基区P扩散
其主要过程为在每个隔离岛内通过氧化，光刻和P扩散形成NPN
型三极管的基区，通常基区深度为1~3um
P
P+NNP+
P型衬底
P+NP+
P型衬底4
N+
N+
D．发射区扩散
主要过程为在基区内通过氧化，光刻和N+扩散形成NPN型三极管
的发射区。
发射区深度为0.25~2.5um，发射区N+扩散的同时形成
集电极的引线区。
P+NNNP+
P型衬底
P
P
P
N+
E．薄膜淀积
主要作用为完成晶体三极管各引线和元器件之间的连线，在这个工艺
过程中，先通过氧化和光刻开出各引线窗口，然后在整个片子表面
淀积一层铝（部
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