半导体器件物理第三章习题.pdf

第三章第三章 3 1 a 画出PNP晶体管在平衡时以及在正向有源工作模式下的能带图 b 画出晶体管的示意图并表示出所有的电流成分 写出各级电流表达式 c 画出发射区 基区 集电区少子分布示意图 3 2 考虑一个NPN硅晶体管 具有这样一些参数 mxB 2 在均匀掺杂基区 2316 01 0 1 105cmAscmN na 若集电结被反向偏置 mAInE1 计算 在发射结基区一边的过量电子密度 发射结电压以及基区输运因子 3 3 在 3 2 的晶体管中 假设发射极的掺杂浓度为 318 10 cm mxE 2 ns pE 10 发射结空间电荷区中 s 1 0 0 计算在mAInE1 时的发射效率和 FE h 3 4 一 NPN 晶体管具有以下规格 发射区面积 1 平方密耳 基区面积 10 平方密耳 发 射区宽度 m 2 基区宽度 m 1 发射区薄层电阻为 2 基区薄层电阻为 200 集电极电阻率 0 3 cm 发射区空穴寿命 ns1 基区电子寿命 100ns 假设发射极的复合电流为常数并等于A 1 还假设为突变结和均匀掺杂 计算 AIE 10 mAmAmAA100101100 以及A1时的 FE h 用半对数坐标画出曲线 中间电流范围的控制因素是什么 3 5 a 根据式 3 19 或式 3 20 证明对于任意的 n B L x 值公式 3 41 和 3 43 变成 EdE PE n B na n i xN D L x LN D qAna coth 2 11 n B na in L x h LN nqAD aacsc 2 2112 coth 2 22 PCdC PC n B na n i LN D L x LN D qAna b 证明 若 n B L x I 0E 且 1 0RFRBF II 证明上式化为 1 ln 1 RCBFER CET CBFEF II h VV II h 其中 1 1 R R FER F F FEF hh 3 8 一个用离子注入制造的NPN晶体管 其中性区内浅杂质浓度为 0 x L a NxN e 中 183 0 2 100 3Ncmlm a 求宽度为0 8 m 的中性区内单位面积的杂质总量 b 求出中性区内的平均杂质浓度 c 若 1932 1101 pEdEpE LmNcmcms D 基区内少子平均寿命为 6 10s 基区的平均扩散系数和 b 中的 杂质浓度相应 求共发射极电流增益 解 a dxeNG Lx x m B 0 0 0 0 eeLN LxB 0 LN 3133184 106102103 0 cmcm 2 cm b Bm xG 318413 1075 0108 0 106 cm c TE VV in EBa n B nEdE pEBa FE e nD WxN L x DxN DxN h 2 0 2 2 1 22 2 2 2 n B nBdE pEBa L x DxN DxN 用 Bam xNG 318 1075 0 cm给出 查 a N 图 SVcm n 500 2 则 q KT DL nn nnn pEE Lx 代入数据即可 3 9 若在式 TE B VV x a in n e dxN nqAD I 0 2 中假设 nC II 则可在集电极电流 Ic E V曲线计算出根 梅尔数 求出 3 4 中晶体管中的根梅尔数 采用scmDn 35 2 2 1 0 cmA 以及 316 105 1 cmn i 3 10 a 证明对于均匀掺杂的基区 式式 BB xx x a an T dxdxN NL 0 2 1 1 1 简化为 2 2 2 1 1 n B T L x b 若基区杂质为指数分布 即 B xx a eNN 0 推导出基区输运因子的表示式 若 基区杂质分布为 0 x L a NN e 推导出基区输运因子的表达式 3 11 基区直流扩展电阻对集电极电流的影响可表示为 0exp cEB bbT IIVI rV 用公式以及示于图 3 12 的数据估算出 bb r 3 12 a 推导出均匀掺杂基区晶体管的基区渡越时间表达式 假设 Bn xL 1 b 若基区杂质分布为 0 B ax x a NN e 重复 a 3 13 考虑晶体管具有示于图 3 16 的杂质分布 令发射极和基极面积相等 10 平方密尔 且0 sc r 发射极电流2mA 集电结的反偏电压为10V 计算在 300K 时截止频率 3 14 若 实 际 晶 体 管 的 基 极 电 流 增 益 为 0 e jm 1 j 证 明 0 T m 1 式中 T 是共发射极电流增益模量为 1 时的频率 3 15 a 求出图 3 23 中输出短路时 0i II的表达式 b 求出 它相应于 0i II的数值下降到 3dB的情况 c 推导式 3 85 3 16 若图 3 16 中2105010 ccFE ImAVVhA 平方密耳突变结 估算晶体 管的复合 模型参数 注 双扩散晶体管用 nBB Dx4 2 3 17 证明平面型双扩散晶体管的穿透电压可用下式表示 0 2 B xdC qGG BVx k