青科大半导体器件电子学标准答案2007-2008(2)B.doc

拟 题 人： 高树静 书写标准答案人： 高树静 拟题学院（系）： 信息科学技术学院 适用专业： 集成0612 2007-2008 学年 2 学期 半导体器件电子学（B）试题标准答案（答案要注明各个要点的评分标准）一、 名词解释（每小题5分，共20分）1、答：当VGSVT时，沟道中仍有较小的漏电流，该电流称为亚阈值电流（3分），主要由载流子的扩散引起。这种现象称为亚阈值传导。（2分）2、答：当PN结加反向偏压时，做漂移运动的载流子在经过空间电荷区时，在电场作用下获得很高的能量，且不断与晶格原子发生碰撞。当电子很空穴能量足够大时，可以将电子激发到导带，想成电子-空穴对，即所谓的碰撞电离。（2分）新产生的电子空穴也向相反的方向运动，重新获得能量，通过碰撞产生新的电子-空穴对，即载流子的倍增效应。（2分）载流子的增多会产生很大的反向电流，形成雪崩击穿。（1分）3、由于受相同的微粒和散射机制影响，两种输运机制是相关的。最终的关系应该是相互抵消。这种恒定的迁移率和扩散系数之间的关系称为爱因斯坦关系。（1分） （4分）4、如果掺入半导体的杂质原子向半导体中提供导电的电子，并成为带正电的离子，该杂质称为施主杂质。掺入施主杂质的半导体为N（Negative）型半导体。（2分）如果掺入半导体的杂质原子从半导体中获得导电的电子，并成为带负电的离子，该杂质称为受主杂质。掺入施主杂质的半导体为P（Positive）型半导体。（3分）二、 简答题（共41分）1、（6分）答：禁带的宽度区别了绝缘体和半导体，绝缘体的禁带比半导体的禁带宽；（2分）而禁带的有无是导体和半导体、绝缘体之间的区别，导体是没有禁带的；（2分）绝缘体是相对的，不存在绝对的绝缘体。（2分）2、（10分）答：P型半导体和N型半导体接触后，首先在浓度梯度作用下，P型边的多子空穴向n型边扩散，而n型边的多子电子向p型边扩散运动。（2分）同时，扩散运动使得在接触区的一定范围内，多子耗尽，形成空间电贺区，空间电荷区的内建电场，会产生与扩散反方向的漂移运动。（2分）当和在内建电场作用下的漂移运动和浓度梯度下的扩散运动达到动态平衡后，就形成了 PN结。（3分）（3分）3、（15分）答：扩散：载流子因浓度不均匀而发生的从浓度高的点向浓度低的点运动。扩散-运输方程为： （4分）其中 和 分别为空穴和电子的浓度梯度，Dp和Dn称为扩散系数空穴和电子的扩散系数。漂移：由于电场作用，产生载流子严电场方向的运动，称为漂移。漂移运输方程为：和。（4分）载流子的运输是漂移和扩散相结合的结果，因此载流子运输方程为： （6分）4、（10分）答：影响阈值电压的量有：（1）HD：势垒高度差，与衬底掺杂浓度有关。（2）引起能带弯曲，在阈值电压条件下有（3） ：MOS电容氧化层部分的电压将，由四种特殊电荷以及硅中的电荷（相当于电容所存储电荷）决定。当只考虑四种特殊电荷中Qf的影响时， （6分）综上所述，在达到阈值条件下，所加的外加电压即阈值电压为 （4分）四、（10分）答：（1）由爱因斯坦关系式 p0BNAB=1016/cm3，（2分）取基区左边界为0坐标，由PN结定律：（2分）（2分）（2）由耗尽近似 ，因此 （4分）五、（20分）a）（1）从图中可知，PN结为对称的，且为正向偏置，由载流子浓度分布可知，在原理PN结的边界处p(Wn)=p0N，而p0N.n0N=ni2因此有p(Wn)ni2/ n0N =1020/1016=104/cm3（4分）（2）由PN结定律可知p(xn)= p0N.e-UNP=104e-qvnp/kt=104e0.48/0.025=104108=1012/cm3（4分）b）（1）已知n(-xp)=0.1p(xn)则存在以下两个关系：第一个：n(-xp)=0.1p(x)=0.1 p0N.e-UNP=0.1 ni2/ n0Ne-UNP0.1（1020/1016）1080.11041081011第二个：n(-xp)= n0P.e-UNP= ni2/ p0P. e-UNP= ni2/ NAe-UNP(1020108）/ NA因此1020/ NA1011，即NA1017（4分）（2）Je(0)/ Jn(0)=(qDnn0P/wp)/ (qDpp0