Springer-Lehrbuch

Th. Tille • D. Schmitt-Landsiedel

MikroelektronikHalbleiterbauelemente und deren Anwendung inelektronischen Schaltungen

Mit 243 Abbildungen

4y Springer

Dr.-Ing. Thomas TilleTechnische Universitat Miinchen BMW AGArcisstr. 21 Knorrstr. 14780333 Miinchen 80788 Miinchen

Prof. Dr. rer. nat. Doris Schmitt-LandsiedelTechnische Universitat MiinchenArcisstr. 2180333 Miinchen

I S B N 3-540-20422-9 Spr inger -Ver lag Ber l in H e i d e l b e r g New York

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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005Printed in Germany

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Satz: Gelieferte Daten des AutorsEinbandgestaltung: medionet AG, BerlinGedruckt auf saurefreiem Papier 7/3020/M - 5 4 3 2 1 0

Vorwort

Die Mikroelektronik stellt mit ihren innovativen Entwicklungen und breiten An-wendungsmoglichkeiten einen wichtigen Wirtschaftsfaktor in der heutigen Zeitdar, dessen Bedeutung mehr und mehr zunimmt. Auf Grund der wachsendenKomplexitat in der Mikroelektronik ist die Kenntnis der Wirkungsweise von Halb-leiterbauelementen und deren Nutzung in elektronischen Schaltungen von groBerBedeutung.

Dieses Buch vermittelt die wichtigsten Themengebiete der Mikroelektronik inpragnanter Form. Es gestattet dem Leser, das Verstandnis fur den Aufbau und dieFunktionsweise elektronischer Halbleiterbauelemente der Mikroelektronik zu er-langen und den Einsatz in schaltungstechnischen Anwendungen kennen zu lernen.Dabei steht die Verknupfung physikalischer Halbleiter-Effekte mit der Funk-tionsweise elektronischer Bauelemente und integrierter Schaltungen im Vorder-grund. Durch die Vielfalt und Beschreibungsweise der behandelten elektronischenHalbleiterbauelemente und deren Anwendungsmoglichkeiten wird ein umfassen-des Bild des Stoffgebietes geliefert.

Der Inhalt des Buches erstreckt sich iiber die Gebiete Halbleiter-Grundlagen,Halbleiterdioden, Bipolar- und Feldeffekttransistoren sowie Leistungsbauelemen-te, Halbleitersensoren und Integrierte Schaltungen. Die Halbleiter-Grundlagenumfassen u.a. das Bindungs- und Bandermodell, Relaxationsprozesse, den La-dungstragertransport und weitere Halbleitereffekte. Die Gebiete Halbleiterdioden,Bipolar- und Feldeffekttransistoren beinhalteten jeweils den Aufbau, die Wir-kungsweise, die Strom-Spannungs-Charakteristika und technologische Realisie-rung dieser elektronischen Bauelemente sowie die zugehorigen Netzwerkmodelle,das Schaltverhalten und die wesentlichen Grundschaltungen. Des weiteren werdenLeistungsbauelemente an Hand der wichtigsten Vertreter hinsichtlich ihrer Eigen-schaften und Anwendbarkeit beschrieben. Aus dem Gebiet der Halbleitersensorenwerden Temperatur-, Magneto-, Opto- und Chemosensoren sowie Sensoren furmechanische GroBen betrachtet. Im Kapitel Integrierte Schaltungen wird auf diestatische und dynamische CMOS-Logik sowie auf CMOS-Speicherschaltungenund integrierte Logikbausteine eingegangen.

Das Buch eignet sich als vorlesungsbegleitendes Lehrbuch an Universitatenund Fachhochschulen, zum Selbststudium und als hilfreiches Kompendium im Be-ruf. Es richtet sich sowohl an Studierende der Ingenieur- und Naturwissenschaftenim Hauptstudium, als auch an Professionals in Wissenschaft und Wirtschaft.

Miinchen, im Herbst 2004 Thomas Tille, Doris Schmitt-Landsiedel

Inhaltsverzeichnis

Formelzeichen und Naturkonstanten XIII

1 Halbleiter-Grundlagen 11.1 Halbleitermaterialien 11.2 Bindungsmodell 3

1.2.1 Gitterstruktur 31.2.2 Eigenleitung 41.2.3 Storstellenleitung 7

1.3 Bandermodell 81.3.1 Aufbau des Bandermodells 91.3.2 Banderstruktur im Energie-Impuls-Raum 111.3.3 Banderbesetzung 11

1.3.3.1 Zustandsdichte 121.3.3.2 Besetzungswahrscheinlichkeit 121.3.3.3 Ladungstragerverteilung 13

1.3.4 Entartete Halbleiter 151.4 Ladungstragertransport 16

1.4.1 Driftstromdichte 161.4.2 Diffiisionsstromdichte 181.4.3 Konvektionsstromdichte 19

1.5 Halbleiter im Nichtgleichgewicht 201.5.1 Majoritatstragerinjektion 201.5.2 Minoritatstragerinjektion 211.5.3 Minoritats- und Majoritatstragerinjektion 221.5.4 Minoritatstragerdiffusion 241.5.5 Ladungstragerbilanz 26

1.6WeitereHalbleitereffekte 271.6.1 Lawineneffekt 271.6.2 Thermoeffekt 28

1.6.2.1 Thermospannung im homogenen Halbleiter 281.6.2.1 Thermospannung zwischen verschiedenen Materialien 29

1.6.3 Halleffekt 29

2 Halbleiterdioden 322.1 pn-Ubergang 32

2.1.1 Abrupter pn-Ubergang im thermodynamischen Gleichgewicht 32

VIII Inhaltsverzeichnis

2.1.2 Abrupter pn-Ubergang unter Vorspannung 352.1.2.1 Raumladungszone des pn-Ubergangs 362.1.2.2 pn-Ubergang in Flusspolung 382.1.2.3 pn-Ubergang in Sperrpolung 41

2.2 Diodenkennlinien 422.2.1 Kennlinie der idealen Diode 422.2.2 Kennlinie derrealen Diode 432.2.3 Diodenkennlinie mit 2-Geraden-Naherung 43

2.3 Durchbruchsmechanismen 442.2.1 Lawineneffekt 442.2.2 Zenereffekt 462.2.3 Thermischer Durchbruch 46

2.4 Technologische Realisierung 472.5 Netzwerkmodelle derpn-Diode 48

2.5.1 Sperrschicht- nnd Diffiisionskapazitat 482.5.2 GroBsignalersatzschaltbild 502.5.3 Kleinsignalersatzschaltbild 50

2.6 Schaltverhalten derpn-Diode 512.6.1 Schalten ohmscher Lasten 512.6.2 Schalten induktiver Lasten 53

2.7 Diodentypen 542.7.1 pin-Diode 542.7.2 Z-Diode 572.7.3 Tunneldiode 582.7.4 Schottky-Diode 592.7.5 Kapazitatsdiode 612.7.6 Fotodiode 622.7.7 Solarzelle 642.7.8 Lumineszenzdiode 67

2.8 Dioden-Grundschaltungen 712.8.1 Einweggleichrichter 712.8.2 Zweiwegbriickenschaltung 722.8.3 Spannungsvervielfacher 732.8.4 Frequenzmodulation 742.8.5 Spannungsbegrenzung 75

3 Bipolartransistoren 773.1 Aufbau und Funktionsweise des Bipolartransistors 77

3.1.1 Aufbau des Bipolartransistors 773.1.2 Bipolartransistor im thermodynamischen Gleichgewicht 783.1.3 Bipolartransistor in Vorwartsbetrieb 793.1.4 Beschaltungsarten 82

3.2 Strom-Spannungs-Charakteristik des Bipolartransistors 843.2.1 Transistorkennlinie 843.2.2 Basisweitenmodulation 85

3.3 Durchbruchsmechanismen 86

Inhaltsverzeichnis IX

3.3.1 Lawinendurchbruch 863.3.2 Durchbruch zweiter Art (thermischer Durchbruch) 873.3.3 Punch-Through-Effekt 87

3.4 Technologische Realisierung 883.5 Netzwerkmodelle des Bipolartransistors 89

3.5.1 Sperrschicht-und Diffusionskapazitat 893.5.2 GroJMgnalersatzschaltbild 903.5.3 Kleinsignalersatzschaltbild 913.5.4 Grenzfrequenzen 93

3.6 Schaltverhalten des Bipolartransistors 943.7Bipolartransistor-Grundschaltungen 97

3.7.1 Darlington- Schaltung 973.7.2 Stromquelle und Stromspiegel 993.7.3 Differenzverstarker 102

4 Feldeffekttransistoren 1054.1 MOS-Struktur 105

4.1.1 MOS-Struktur im thermodynamischen Gleichgewicht 1054.1.2 MOS-Struktur im Flachbandfall 1064.1.3 MOS-Struktur in Akkumulation 1074.1.4 MOS-Struktur in Verarmung 1084.1.5 MOS-Struktur in Inversion 1094.1.6 Kapazitat der MOS-Struktur I l l4.1.7 Komplementare MOS-Strukturen 113

4.2 Aufbau und Funktionsweise des MOS-Feldeffekttransistors 1154.2.1 Aufbau des MOSFETs 1154.2.2 Funktionsweise des MOSFETs 115

4.3 Strom-Spannungs-Charakteristik des MOSFETs 1174.3.1 Theorie der Ladungssteuerung 1174.3.2 Einsatzspannung des MOSFETs 1204.3.3 Substratsteuerung des MOSFETs 1214.3.4 Unterschwellstrom des MOSFETs 1224.3.5 Thermisches Verhalten des MOSFETs 122

4.4 Geometrieabhangigkeit von MOSFET-Parametern 1234.5 Durchbruchsmechanismen und Degradation 1244.6 Technologische Realisierung 1264.7 Netzwerkmodelle des MOSFETs 127

4.7.1 MOSFET-Kapazitaten 1274.7.2 GroBsignalersatzschaltbild 1284.7.3 Kleinsignalersatzschaltbild 129

4.8 MOSFET-Grundschaltungen 1304.8.1 Einfache Verstarkerschaltungen 130

4.8.1.1 Source-Schaltung 1304.8.1.2 Drain-und Gate-Schaltung 132

4.8.2 CMOS-Inverter 1324.8.2.1 Statisches Ubertragungsverhalten 132

X Inhaltsverzeichnis

4.8.2.2 Schaltverhalten des CMOS-Inverters 1344.8.3 Transmissiongate 1364.8.4 Stromspiegel 1374.8.5 Differenzverstarker 1404.8.6 Operationsverstarker 141

4.9 Vergleich von Bipolartransistor und MOSFET 1444.9.1 Technologischer und parametrischer Vergleich 1444.9.2 Einsatzkriterien von Bipolar- und Feldeffekttransistoren 145

5 Leistungsbauelemente 1465.1 psn-Leistungsdiode 1465.2 Leistungsbipolartransistor 1485.3 Leistungs-MOSFET 1505.4Thyristor 154

5.4.1 Aufbau und Wirkungsweise des Thyristors 1545.4.2 Thyristorkennlinie 1565.4.3 Zundverhalten des Thyristors 1575.4.4 Schaltverhalten des Thyristors 1595.4.5 Weitere Thyristortypen 161

5.4.5.1 Fotothyristor 1615.4.5.2 GTO-Thyristor 161

5.4.6 Anwendung des Thyristors 1625.5IGBT 164

5.5.1 Aufbau und Wirkungsweise desIGBTs 1645.5.2 Kennlinie des IGBTs 1665.5.3 Schaltverhalten des IGBTs 1665.5.4 Weitere IGBT-Typen 168

Inhaltsverzeichnis XI

6.5.2 Kapazitiver Drucksensor 196

7 Integrierte Schaltungen 1977.1 CMOS-Grundschaltungen 197

7.1.7.7.7.

Statische CMOS-Logik 197.1.1 Realisierung logischer Verknupfiingen 197.1.2Tristate-Treiber 201.UAddierer 202

7.1.2 Dynamische CMOS-Logik 2047.1.2.1 Dynamisches Latch 2047.1.2.2 Dynamisches Schieberegister 204

7.2Speicher 2057.2.1 Nichtfliichtige Speicher 205

7.2.1.1 ROM 2067.2.1.2 PROM 2077.2.1.3 EPROM 2077.2.1.4 EEPROM 2097.2.1.5 Flash-EPROM 2117.2.1.6 FRAM 211

7.2.2 Fliichtige Speicher 2137.2.2.1 SRAM 2137.2.2.2 DRAM 214

7.3 Integrierte Logik-Bausteine 2167.3.1 PLD 216

7.3.1.1 PAL und GAL 2177.3.1.2 CPLD 2187.3.1.3 FPGA 218

7.3.2 ASIC 2207.3.2.1 Gate-Array 2207.3.2.2 Standardzellen-IC 2207.3.2.3 Voll-kundenspezifischer IC 221

Literaturverzeichnis 222

Sachverzeichnis 227

Formelzeichen und Naturkonstanten

Gr6Be

AAD

AG

AG

AmAIC

AIE

Apn

AvoAVB

AVcAVE

BcCB

cDCDB

CDiff

CGB

CGB,min

CGD

CGS

cLCox

Cs

CSB

dDn

DPeEEExE,

Bedeutung

FlacheDifferenzverstarkungGleichtaktverstarkungGateflacheStromverstarkung in BasisschaltungStromverstarkung in KollektorschaltungStromverstarkung in EmitterschaltungFlache einer pn-DiodeLeerlaufVerstarkungSpannungsverstarkung in BasisschaltungSpannungsverstarkung in KollektorschaltungSpannungsverstarkung in EmitterschaltungMagnetische InduktionLichtgeschwindigkeit c = 2,998-108 m-s"1

BasiskapazitatDepletionkapazitatDrain-Bulk-SperrschichtkapazitatDiffusionskapazitatGate-Bulk-KapazitatMinimale Gate-Bulk-KapazitatGate-Drain-KapazitatGate-Source-KapazitatLastkapazitatGateoxidkapazitatSperrschichtkapazitatSource-Bulk-SperrschichtkapazitatDurchmesserDiffusionskonstante der ElektronenDifiusionskonstante der LocherElementarladung e = 1,602-10"19 CElektrische FeldstarkeEnergieSpektrale BestrahlungsstarkeVertikale Feldstarke

Einheit

m2

——m2

———m2

————V-sm"2

m-s"1

FF-m"2

F-m"2

F-m"2

Fm-2

Fm-2

F-m'2

F-m"2

FF-m-2

F-m-2

F-m"2

mm'V1

m^-s'1

CV-m"1

eVW-m"2

V-m"1

XIV Formelzeichen und Naturkonstanten

Grofie

EllEA

Ec

Ec.min

ED

EF

EG

EGOEi

EM

Eph

Esat

Ev

Ey,min

fF

fafpfokfinFL

frGG

8gogBE

gCB

gDS

gmGT

Gthh

Ii

hhahhIBF

Ic

BedeutungLaterale FeldstarkeIonisierungsenergie fur Akzeptoren, AkzeptorniveauEnergieniveau der unteren LeitungsbandkanteLeitungsbandminimum im ii-&-RaumIonisierungsenergie fur Donatoren, DonatorniveauFerminiveauBandabstandBandabstand (zu T= OK extrapoliert)EigenleitungsniveauMaximale FeldstarkePhotonenenergieSattigungsfeldstarkeEnergieniveau der oberen ValenzbandkanteValenzbandmaximum im E-k-RaumFrequenzFiillfaktora-Grenzfrequenz(3-GrenzfrequenzResonanzfrequenzGrenzfrequenzEingangssignalfrequenzLorentzkraftTransitfrequenzGleichtaktunterdriickungGenerationsrateZusatzliche GenerationsrateKleinsignalleitwert fur co —> 0Eingangsleitwert zwischen Basis und EmitterEingangsleitwert zwischen Kollektor und BasisAusgangsleitwert eines MOSFETsSteilheitTemperaturleitwertThermische GenerationsratePlancksches Wirkungsquantumh =h/27t= 1,054-1034 J-sElektrische StromstarkeGesamtkonvektionsstromdichteRelative spektrale IntensitatsverteilungDiodenstrom bei 2-Geraden-NaherungAnodenstromBasisstromKippstromKollektorstrom

Einheit

Vm"1

eVeVeVeVeVeVeVeVV-m"1

eVV-m"1

eVeVHz—HzHzHzHzHzNHz—m-3-s-'m-V1

Ql

Q"1

fl"1

a1

W K 1

m^-s-1

J-s

AAm"2

—AAAAA

Formelzeichen und Naturkonstanten XV

GroBe Bedeutung EinheitID Drainstrom AID Strom am pn-Ubergang nach Diffusionsmodell AIDSat Drain-Sattigungsstrom Alosub Unterschwellstrom AIE Emitterstrom AIES Transfersattigungsstrom AIF Strom in Flusspolung AIQ Gatestrom AIn Haltestrom AIin Eingangsstrom AIK Kurzschlussstrom AIL Fotostrom Ain Konvektionsstromdichte der Elektronen Am"2

in,Di/f Diffusionsstromdichte der Elektronen Am"2

in,Drift Driftstromdichte der Elektronen A-m"2

Iout Ausgangsstrom Aip Konvektionsstromdichte der Locher A-m"2

iP,Diff Diffusionsstromdichte der Locher A-m"2

iP,Drift Driftstromdichte der Locher Am"2

IR Strom am pn-Ubergang nach Rekombinations-/Ge- Anerationsmodell

IRM Maximaler Sperrstrom AIs Sperrstrom AISD Sperrsattigungsstrom nach Diffusionsmodell AISR Sperrsattigungsstrom nach Rekombinations-/Gene- A

rationsmodellIT Transferstrom AIv Talwert des Diodenstroms einer Tunneldiode Ak k-Faktor von Dehnungsmessstreifen -k Boltzmann-Konstante>t= 1,380-10"23 JK"1 JK"1

k Wellenzahl m"1

Kx Absolute Augenempfindlichkeit lm-W"1

kgo Leerlaufempfindlichkeit bei Halleffekt m 2 ^ " ' ^kf Technologieabhangiger Fittingparameter -kr Technologieabhangiger Fittingparameter -L Induktivitat HL Kanallange eines M O S F E T s mLn Diffusionslange der Elektronen im p-Typ-Halbleiter mLp Diffusionslange der Locher im n-Typ-Halbleiter m£BE Ausdehnung der Raumladungszone zwischen Basis m

und Emitter eines Bipolartransistors£CB Ausdehnung der Raumladungszone zwischen Kol- m

lektor und Basis eines Bipolartransistors£D Lange der Raumladungszone m

XVI Formelzeichen und Naturkonstanten

GroBe Bedeutung Einheit£n Ausdehnung der Raumladungszone im n-Typ- m

Halbleiter£ Ausdehnung der Raumladungszone im p-Typ- m

Halbleitermn EfFektive Masse der Elektronen kgmp Effektive Masse der Locher kgN Nettodotierungsdichte m"3

n Ladungstragerdichte der Elektronen m"3

n' Uberschusstragerdichte der Elektronen m"3

n0 Ladungstragerdichte der Elektronen bei thermo- m"3

dynamischem GleichgewichtNA Akzeptordotierungsdichte m"3

NA~ Dichte ionisierter Akzeptoren m"3

Nc Effektive Zustandsdichte der Leitungsbandkante m"3

ND Donatordotierungsdichte m"3

No+ Dichte ionisierter Donatoren m"3

nE Ladungstragerverteilung der Elektronen J"'m"3

«, Eigenleitungstragerdichte (Si) K, = l,5-101 0cm"3 m"3

Nn Zustandsdichte der Elektronen m"3

nn0 Majoritatstragerdichte im n-Typ-Halbleiter bei m"3

thermodynamischem Gleichgewicht"3

NB Zustandsdichte der Locher mnpo Minoritatstragerdichte im p-Typ-Halbleiter bei ther- m"

modynamischem Gleichgewichtns Elektronendichte an der Grenzflache Halbleiter/Oxid m"3

Ny EfFektive Zustandsdichte der Valenzbandkante m"3

p Druck Pap Ladungstragerdichte der Locher m"3

p' Uberschusstragerdichte der Locher m"3

p0 Ladungstragerdichte der Locher bei thermodynami- m"3

schem GleichgewichtpE Ladungstragerverteilung der Locher r'-m"3

Pei Elektrische Leistung WPL Lichtleistung Wpn0 Minoritatstragerdichte im n-Typ-Halbleiter bei ther- m"3

modynamischem Gleichgewichtpp0 Majoritatstragerdichte im p-Typ-Halbleiter bei ther- m"3

modynamischem Gleichgewichtps Locherdichte an der Grenzflache Halbleiter/Oxid m"3

Pv Verlustleistung WQ Ladung CQAkk Flachenladungsdichte in Akkumulation Cm" 2

QB Basisladung CQD Flachenladungsdichte in Depletion Cm" 2

Formelzeichen und Naturkonstanten XVII

GroBe

QG

QI

QssQT

RRr

RB

rB

rcE

rDs

RHE

RHK

RHP

Ri

rin

RL

Rnetto

Ronrout

Rp

Rrad

Rs

Rth

tTTTD

''don

TE

tftfrTG

hdtg,

tax

tq

tr

trr

BedeutungGateladungFlachenladungsdichte in InversionOberflachenladungsdichteTail-LadungElektrischer WiderstandRekombinationsrateRekombinationskoeffizientBahnwiderstandKleinsignalbahnwiderstandKleinsignalausgangswiderstand(Kollektor-Emitter-Widerstand) eines BipolartransistorsKleinsignalausgangswiderstand(Drain-Source-Widerstand) eines MOSFETsHeizwiderstandHallkonstante fur n-Typ-HalbleiterHallkonstante fur p-Typ-HalbleiterInnenwiderstandKleinsignalinnen widerstandEingangswiderstandLastwiderstandNettorekombinationsrateON-WiderstandAusgangswiderstandParallelwiderstandStrahlende RekombinationsrateSensorwiderstandThermischer WiderstandSpektrale EmpfindlichkeitZeitTemperaturPeriodendauerTaktverzogerungEinschaltverzogerungEigenerwarmungAbfallzeitVorwartserholzeitMaximale SpeicherzeitZiindverzugszeit des ThyristorsZiindzeit des ThyristorsDicke des GateoxidsFreiwerdezeit des ThyristorsAnstiegszeitRuckwartserholzeit

EinheitCC-m"2

Cm"2

CQ.

nVV1

Q

a

Q

m3-Cl

m3-Cl

Q.

Q.

Q

Q

m^-s-1

Q

rn^s-1

Q

K-W"1

A-W'1

sK, °CsssKsssssmsss

XVIII Formelzeichen und Naturkonstanten

Gr6Be

tsVV*Vo

VAK

VB

VBE

VBF

vBrvbrssVBS

VCB

Vcc, VDD, VB

VCE

VcESat

vDVDC

VDS

VDSat

VEarly

VF

VFB

VFP

VG

VG

VGB

VGD

VGE

VGS

VH

VH

VHE

vinVk

VKanal

vn

Vn

Voff

"out

vRVRM

VRRM

Vs

VSat

BedeutungSpeicherzeitElektrische SpannungTemperaturspannungLeerlaufspannungAnoden-Katoden-SpannungBulkspannungBasis-Emitter-SpannungKippspannungDurchbruchspannungBrummspannungBulk-Source-SpannungKollektor-Basis-SpannungBetriebsspannungKollektor-Emitter-SpannungKollektor-Emitter-SattigungsspannungDiffiisionsspannungGleichspannungDrain-Source-SpannungDrain-Source-SattigungsspannungEarly- SpannungFlussspannungFlachbandspannungEinschaltiiberspannungGatespannungGleichspannungsanteilGate-Bulk-SpannungGate-Drain-SpannungGate-Emitter-SpannungGate-Source-SpannungHaltespannung des ThyristorsHallspannungHeizspannungEingangsspannungMittlere Geschwindigkeit von LadungstragernKanalspannungDriftgeschwindigkeit der ElektronenDriftgeschwindigkeit der LocherOffset-SpannungAusgangsspannungSperrspannungMaximale SperrspannungRuckschlagspannungSchwellspannungGeschwindigkeitssattigung

EinheitsVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVm-s"'Vm-s"'m-s"1

VVVVVVm-s"'

Formelzeichen und Naturkonstanten XIX

GroBe

VssVT

vTnVTno

vTpVTpoVz

wWWw0

x, y , z

xGXj

Xm

aaOo

ocA, aB

aABOn

Op

PPo

XHL

SSe£o

£ox

£r

£si(h

d)p0ph

r

7Pno

BedeutungMassepotentialEinsatzspannung MOSFETEinsatzspannung n-Kanal-MOSFETEinsatzspannung n-Kanal-MOSFET bei VBs~ 0Einsatzspannung p-Kanal-MOSFETEinsatzspannung p-Kanal-MOSFET bei VBS= 0ZenerspannungBasisweiteKanalweite eines MOSFETsBesetzungswahrscheinlichkeitNeutrale BasisweiteOrtskoordinatenGaskonzentrationTiefe des Source- und Draingebiets von MOSFETsOrt des metallurgischen UbergangsDifferentieller ThermokoeffizientKleinsignalstromverstarkung in BasisschaltungKleinsignalstromverstarkung in Basisschaltung fur

Thermokoeffizienten der Materialien A und BSeebeck-KoeffizientIonisationskoeffizient fur ElektronenIonisationskoeffizient fur LocherKleinsignalstromverstarkung in EmitterschaltungKleinsignalstromverstarkung in Emitterschaltung fur

Elektronenaffinitat im HalbleiterHallwinkelBasistransportfaktorDielektrizitatskonstante e = EQ-ET

Vakuum-Dielektrizitatskonstante£b= 8,854-10"12 F-m"1

Dielektrizitatszahl von SiO2 £0X = 'S,9DielektrizitatszahlDielektrizitatszahl von Silizium £Si =12Elektrisches PotentialFermipotentialPhotonenstromOberflachenpotentialBody-FaktorBody-Faktor fur n-Kanal-MOSFETBody-Faktor fur p-Kanal-MOSFETQuantenwirkungsgrad

EinheitVVVVVVVmm—mmppmmmV-K"1

—-

V-K"1

VK"1

m 1

m"1

—-

Vo

-

F-m-1

F-m-1

———VVs"1

Vyl/2

yl/2

yl/2

_

XX Formelzeichen und Naturkonstanten

Grofie

f?Pfyad

9<PR

<PsK

XXMeffMH

ePPPn

PpaaTTB

TD

Td

*df

Tn

Tp

TRC

TsTscTT

CO

BedeutungProgrammiereffizientQuantenausbeuteTaktsignalspannungPhasenreservePhasenverschiebungAbsorptionsgradKanallangenmodulationsfaktorLichtwellenlangeEffektive Beweglichkeit von LadungstragernHallbeweglichkeitBeweglichkeit der ElektronenBeweglichkeit der LocherRaumwinkelRaumladungsdichteSpezifischer WiderstandLadungsdichte der ElektronenLadungsdichte der LocherElektrische LeitfahigkeitThermische LeitfahigkeitBasistransitzeitDielektrische RelaxationszeitVerzogerungszeitVerzogerungszeit der fallenden FlankeVerzogerungszeit der steigenden FlankeMinoritatstragerlebensdauer (der Elektronen) imp-Typ-HalbleiterMinoritatstragerlebensdauer (der Locher) im n-Typ-HalbleiterRC-ZeitkonstanteEfFektive LadungstragerlebensdauerZeitkonstante von SchalternThermische ZeitkonstanteKreisfrequenz

Einheit——Vo

o

m"1

—mm^V-'-s"1

m^V-'-s"1

m^V-'-s"1

m^V-'-s"1

srCm"3

£2cmCm"3

Cm"3

Q-'cm"1

W-m-'-K"1

ssssss

s

ssssHz