理解三极管的饱和_二极管的极性判断

    很多模拟电路书中都会详细的讲三极管饱和的概念和过程。但真要透彻理解，还是要一个过程吧。每一次应用后，都会感觉自己的理解又有了一个提高。希望今天能把自己的理解准确地表达出来

    首选我用PSPICE画了这个图。大家可以先注意一下这个电阻，10K。如果流过接近0.5mA的话，管子就饱和了。我认为理解饱和，就先从这个电阻开始。实际应用中，即使不是电阻，也是有源负载，它的电阻值是很大的。

    三极管正常放大时，集电极电流是基极电流的B倍放大。但当Ib再增加时，Ic的增加就会导致R1上的分压增加，Q1的集电极电位迅速下降，直到Vce很小，Vbe正偏，达到饱和。饱和后Ic也就不再是Ib的B倍了，而是小于B倍。

    再从三极管结构来讲：NPN管，当发射极的电子注入(有正向的Vbe)基区，再扩散到集电结边缘。放大区工作时，反偏的电压会把边缘的电子立刻吸引到集电极。当电流逐渐增加，反偏电压就会逐渐减小了。当Ic大到使Vcb为0时，管子进入饱和，就不再有电场吸引这些结边缘的电子了，电子只能是扩散到集电极。当Ic再增加时，Vbc就正偏了，会阻碍电子扩散了，但因为基区电子浓度太大了，所以能够满足Ic。同时也是因为基区电子浓度大，在数字电路中，转换管子状态时，速度会很慢。

     CE间最主要电阻为集电极电阻，Vce的饱和压降也就近似为这个电阻ro与R1的分压。ro比R1小得多，所以这个分压基本上是0.3V附近。

    我以前理解饱和总是从器件内部去想，去理解电子怎么运动，电场怎么形成，而忽略了外围的电路。

    不管对饱和的定义如何：可以是两个结电压都正偏；也可以是Ic小于Ib的B倍；或者是Ic不再随Ib的增加而增加；甚至于Ib不变，Ic会减小等，归结到一点，我认为都是因为负载分压的变化引起的。然后才是去分析器件内部电压、电子浓度、浓度梯度的变化

    PN结电容分为两部分，势垒电容和扩散电容。

    PN结交界处存在势垒区。结两端电压变化引起积累在此区域的电荷数量的改变，从而显现电容效应。

    当所加的正向电压升高时，多子(N区的电子、P区的空穴)进入耗尽区，相当于对电容充电。当正向电压减小时，又会有电子、空穴从耗尽区分别流入N区、P区，相当于电容放电。加反向电压升高时，一方面会使耗尽区变宽，会使P区的空穴进一步远离耗尽区，也相当于对电容的放电。加反向电压减少时，就是P区的空穴、N区的电子向耗尽区流，使耗尽区变窄，相当于充电。

    PN结电容算法与平板电容相似，只是宽度会随电压变化。

    下面再看扩散电容。

    PN结势垒电容主要研究的是多子，是由多子数量的变化引起电容的变化。而扩散电容研究的是少子。

   在PN结反向偏置时，少子数量很少，电容效应很少，也就可以不考虑了。在正向偏置时，P区中的电子，N区中的空穴，会伴着远离势垒区，数量逐渐减少。即离结近处，少子数量多，离结远处，少子的数量少，有一定的浓度梯度。

    正向电压增加时，N区将有更多的电子扩散到P区，也就是P区中的少子—-电子浓度、浓度梯度增加。同理，正向电压增加时，N区中的少子—空穴的浓度、浓度梯度也要增加。相反，正向电压降低时，少子浓度就要减少。从而表现了电容的特性。

    PN结反向偏置时电阻大，电容小，主要为势垒电容。正向偏置时，电容大，取决于扩散电容，电阻小。

    频率越高，电容效应越显著。

    在集成电路中，一般利用PN结的势垒电容，即让PN结反偏，只是改变电压的大小，而不改变极性。

    不好意思，PN结电容与MOS电容相比，有什么优点，还没有查到，自己也还没有想出来。所以先把自己弄清楚了的这些内容整理下，也希望自己在整理的过程中能有新的发现。最近几天，我会继续查集成电路电容的一些东西，会把我认为好的内容尽量补全的。当然，如果哪位明白，指点一下，更是感激。错误与不妥之处，请多批评指正。

　　下图是其MPW服务的一个示例，图中右下角的圆型是一个完整的6晶圆，用方框标出的矩形部分为MPW加工服务机构拼接后得到的中间数据，方框中的小矩形为不同设计公司设计的不同芯片。方框内部放大后如图1的上半部分所示。图中左下角是封装后的集成电路芯片。实际加工时是将拼接后的矩形作为一个（虚拟）芯片，再进行流片制造。按照集成电路加工线的要求，通常一次加工必须制造一定数量的wafer（通常大于5片），因此一次MPW加工可以提供给设计公司足够多数量的样片。

　　事实上，MPW服务不但可以降低企业研发成本，对培养高层次设计人才和科学研究也有重要作用。对人才培养，严格地讲，没有经过实际芯片设计的人才不是真正的人才。设计师必须设计出芯片，并完成芯片制造和测试，才算完成了培养过程。不言而喻，MPW加工服务中心可以降低人才培养的成本，也可以降低集成电路领域科研工作的成本。

　　一般情况下，MPW加工服务中心的职能如下图所示。不同的设计单位在自己的设计环境下，得到集成电路的最终（版图）描述，通常是以GDSII格式或者CIF格式描述。在MPW服务中心将多个集成电路设计合并成一个规则的面积较大的图形，MPW加工服务中心将这个合并后的图形送到集成电路代加工线，由代加工线制成掩模版后进行芯片制造；由专门的测试机构或者MPW服务中心进行划片（切割）、测试，最后由MPW服务中心交还原来的集成电路设计单位。

　　实际运作中，根据集成电路代加工线和集成电路设计单位的不同要求，MPW服务中心的职能可能与图中不完全相同。例如，采用韩国东部电子的0.25/0.18微米CMOS工艺，集成电路电路设计单位不需要将设计数据交到MPW加工服务中心，而是直接提交设计数据到韩国东部电子，由韩国东部电子自行完成图形的拼接。这种情况下MPW服务中心的职能只是代替韩国东部电子进行技术服务。