微电子器件复习题.doc

一、填空题1突变PN结低掺杂侧的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越 小 ，内建电场的最大值越 大 ，内建电势Vbi就越 大 ，反向饱和电流I0就越 小 ，势垒电容CT就越 大 ，雪崩击穿电压就越 小 。P272在PN结的空间电荷区中，P区一侧带 负 电荷，N区一侧带 正 电荷。内建电场的方向是从 N 区指向 P 区。3当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为 。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越 大 。4若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为，则室温下该区的平衡多子浓度pp0与平衡少子浓度np0分别为 和 。5某硅突变PN结的，则室温下和 的分别为 、 、 和 ， 当外加0.5V正向电压时的和分别为 、 ，内建电势为 。6当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度 大 ；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度 小 。7PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是 多子 ；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是 少子 。8PN结的正向电流由 空穴扩散电流 电流、 电子扩散电流 电流和 势垒区复和电流 电流三部分所组成。9PN结的直流电流电压方程的分布为 。10薄基区二极管是指PN结的某一个或两个中性区的长度小于 该区的少子扩散长度 。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为 线性 ；薄基区二极管相对厚基区二极管来说，其它参数都相同，则PN结电流会 大的多 。11小注入条件是指注入某区边界附近的 非平衡少子 浓度远小于该区的 平衡多子 浓度。12大注入条件是指注入某区边界附近的 非平衡少子 浓度远大于该区的 平衡多子 浓度。13势垒电容反映的是PN结的 微分 电荷随外加电压的变化率。PN结的掺杂浓度越高，则势垒电容就越 大 ；外加反向电压越高，则势垒电容就越 小 。14扩散电容的物理含义为中性区中 非平衡载流子 随外加电压的变化率；外加正向电压越高，则势垒电容就越 大 。 15雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是 和 。 16在PN结开关管中，在外加电压从正向变为反向后的一段时间内，会出现一个较大的反向电流。引起这个电流的原因是存储在 N 区中的 非平衡载流子 电荷。这个电荷的消失途径有两条，即 和 。17晶体管的饱和状态是指发射结 正偏 ，集电结 正偏 。18晶体管的共基极直流短路电流放大系数是指发射结正偏、 集电 结零偏时的集电极电流与 发射 极电流之比。19晶体管的共发射极直流短路电流放大系数是指发射结正偏、 集电 结零偏时的集电极电流与 基 极电流之比。20晶体管的注入效率是指 从发射区注入基区的少子电流IpE 电流与 总的发射极电流IE 电流之比。为了提高注入效率，应当使 发射 区掺杂浓度远大于 基 区掺杂浓度。21晶体管的基区输运系数是指 基区中到达集电极结的少子电流IpC 电流与 从发射结刚注入基区的少子电流IpE 电流之比。为了提高基区输运系数，应当使 基区宽度WB 远小于其扩散长度。 22晶体管中的少子在渡越 基区 的过程中会发生 复合 ，从而使到达集电结的少子比从发射结注入基区的少子 小 。23ICS是指 基极和发射极 结短路、 集电 结反偏时的集电极电流。24IES是指 基极和集电极 结短路、 发射 结反偏时的发射极电流。25发射区重掺杂效应是指当发射区掺杂浓度太高时，不但不能提高 注入效率 ，反而会使其 下降 。造成发射区重掺杂效应的原因是 发射区禁带变窄 和 俄歇复合增强 。P9926若用和分别代表同质结晶体管和异质结晶体管的注入效率，则 ；常用的HBT用SiGe制作 基 区，用Si制作 发射 区。P10127设半导体材料的方块电阻为100，长度和宽度分别为160m和40m，则沿长度方向上的电阻为 ，沿宽度方向上的电阻为 。28当集电结反偏增加时，集电结耗尽区宽度会 增宽 基区宽度 变窄 ，从而使集电极电流 增大 ，这就是基区宽度调变效应（即厄尔利效应）。29当降到1时的频率称为 特征频率fT 。当降到1时的频率称为 最高振荡频率fM 。30 fT 代表的是共发射极揭发的晶体管有电流放大能力的频率极限， fM 代表晶体管有功率放大能力的频率极限。31N沟道MOSFET的衬底是 P 型半导体，源区和漏区是 N+ 型半导体，沟道中的载流子是 电子 P29732P沟道MOSFET的衬底是 N 型半导体，源区和漏区是 P+ 型半导体，沟道中的载流子是 空穴 。P29733由于电子的迁移率比空穴的迁移率 大 ，所以在其它条件相同时， N 沟道MOSFET的比 P 沟道MOSFET的大。为了使两种MOSFET的相同，应当使N沟道MOSFET的沟道宽度 P沟道MOSFET的。34由于栅氧化层中通常带 正 电荷，所以 P 型区比 N 型区更容易发生反型。35要提高N沟道MOSFET的阈电压VT ，应使衬底掺杂浓度NA 增大 。P30336要提高N沟道MOSFET的阈电压VT ，应使栅氧厚度 增大 。P30337在实际的工艺生产中，通常采用 改变衬底杂质浓度 和 改变栅氧化层 来调节阈值电压。P30538对于一般的MOSFET，当沟道长度加倍，而其它尺寸、掺杂浓度、偏置条件等都不变时，其下列参数发生什么变化： 减小 、 增加 、 减小 、 。39在P沟道MOSFET中，VT 0的称为 耗尽 型。P29740为了提高MOSFET的跨导，从器件制造角度，应提高 ，即 提高 ， 提高 迁移率 m ， 减小 栅氧化层的厚度 TOX 。从电路使用角度，应 提高 VGS 。P324二、问答题1简述PN结耗尽区（空间电荷区）的形成机制。P9 答：P 区与N区接触后，由于存在浓度差的原因，结面附近的空穴将从浓度高的P区向浓度低的N区扩散，在P区留下不易扩散的带负电的电离受主杂质，结果使得在结面的P区一侧出现负的空间电荷；同样地，结面附近的电子从浓度高的N区向浓度低的P区扩散，在N区留下带正电的电离施主杂质，使结面的N区一侧出现正的空间电荷。2简要叙述PN结势垒电容和扩散电容的形成机理及特点。P56,P64 PN结的扩散电容是因为外加电压的变化，结的界面两边少数载流子的积累或抽取形成的。势垒电容是由于结两边空间电荷区宽度随外加电压的变化而变化形成的。3. 定性介绍PN结扩散电流4共基极放大区晶体管的电流输运过程。5什么是双极型晶体管的基区宽度调变效应（厄尔利效应）？如何抑制该效应？ P107 答：当 VCE 增大时，集电结反偏 (VBC = VBE VCE ) 增大，集电结耗尽区增宽，使中性基区的宽度变窄， 基区少子浓度分布的梯度增大，从而使 IC 增大。这种现象称为 基区宽度调变效应，也称为 厄尔利效应。6写出晶体管的特征频率fT的表达式，说明改善晶体管频率特性的主要措施。7什么是MOSFET的阈电压VT？写出VT的表达式，写出影响VT的因素。（以N沟道MOSFET为例）8什么是有效沟道长度调制效应？如何抑制有效沟道长度调制效应？ 9什么是MOSFET的跨导gm？写出gm的表达式，并讨论提高gm的措施。三、计算题略。四画图题 1、PN结有外加电压（正向和反向）时的少子浓度分布图。外加正向电压时 P