半导体器件物理 复习纲领.doc

第一章1试画出金属及半导体相对真空能级的能带图，并标出有关电势符号加以说明？2当金属半导体紧密接触以后，如何建立统一的费米能级Ef？ 说明bms的物理意义是什么？3说明公式qsqsq（EcEf）的物理意义？4什么是“肖特基势垒”？写出其表达式？它是对什么区域电子而言？5金属半导体结的正偏如何？6金属半导体结的反偏特性如何？7肖特基势垒qb是金半结什么偏置下建立的？8金半的1/c2(VR+0)曲线是什么原理制作？9金半1/c2V曲线有何应用？10什么是界面态？11表面态对E0Ef时对金半自建场有何影响？12试简述金半IV的电流输运理论？13从热电子发射出发说明dn=N(c)f(E)dE的物理意义？14试简述热电子发射理论求得的电流方程式I0=ART2exp(-m/KT)是如何建立的？15有金属真空系统推倒的电流公式可用于MS结吗？16写出金半的正偏、反偏及总的电流表达式？17如何从SM结上的IV特性曲线求I0及b?18什么是镜像力？它对电势有何影响？19在MS结中镜像力对金属的势垒有何影响？20在MS结的反偏时，其实际值与理论值差异是如何形成的？写出修正式？21试画出MIS结的能带图，并说明MIS对半导体势垒的影响？22MIS二极管的传导电流何种特性？写出其电流表达式？23MIS的氧化层对载流子有何影响？24什么是SBD二极管？有何特点？举例IC及高频方面的应用？25什么是欧姆接触（非整流的MS结）？26画出N型半导体或P型半导体形成欧姆接触能带图，并作说明。27为什么说实际欧姆接触仅是一种近似？电流机制是什么？28获得良好的欧姆接触的工艺措施是什么？29SBD二极管“周边效应”有何影响？30SBD二极管的改进结构如何？31什么是异质结？第二章1什么是PN结？什么是平衡PN结？2画出平衡PN结的能带图，并说明PN结平衡的标志是什么？3平衡结的空间电荷区是如何建立的，作图说明。4作图说明PN结空间电荷区中的电荷分布情况。5泊松方程是描述什么情况？6PN结P型中性区和N型中性区中的电势表达式如何？7试推导平衡PN结的自建电势0表达式。8什么叫单边突变结？什么样的结可作单边突变结近似？9何为“耗尽近似”？写出“耗尽近似”下的PN结中性区的泊松方程。10试证明单边突变结的势垒区最大电场式。11试证明单边结势垒区的电子电势能表达式。12是非平衡结？13线性缓变结有和特点？写出电荷分布式及电势表达式。14试作图说明外加电压对费米能级的影响。15非平衡PN结中准费米能级分裂说明什么问题？16PN结正偏于反偏对势垒区电场有何影响？17试写出平衡结边界上少子浓度表达式。18证明非平衡结正偏小注入条件下少子浓度表达式。19画出正偏PN结少子注入分布图象并作说明。什么是正偏（小注入）的扩散近似？21试从“扩散近似”推导正偏时，空穴和电子的扩散方程。22试从空穴（少子）的扩散方程推导正偏下的空穴电流式。23推导电流公式时采用了哪些假设条件？24PN结的电流是如何满足电流的连续性原理的？25PN结的电流中少子电流于多子电流是如何转换的？26试画出PN电流的分布图象（包括少子与多子的电流）？27试画出PN结的IV曲线，并从电流式进行说明？28在正偏PN结中，可出现PNni有何影响？29势垒区的复合最大速率在什么情况下产生？30试推出PN势垒区复合电流式：Irec=IRev/2Vt.31试从PN结正偏电压大小(即电流水平高低)分析IV曲线.32在反偏PN结中,可出现33重掺杂的PN结PN结能带有何影响?34隧道结的高掺杂区的杂质浓度在什么水平?35试说明隧道二极管的IV曲线特征是什么?36图为隧道二极管IV曲线,试分别说明图中A-G各点原因是什么?(画能带图)37隧道管中负阻现象产生原因?38写出电流式,说明式中各项原因?39PN势垒电容的含义是什么?40写出势垒电容C与Nd及VR关系的表达式？41试推导关系式42如何利用曲线求杂质分布？43如何利用关系求势垒宽度W？44如何利用曲线求C45变容二极管有何特征？46什么是PN结击穿？PN结击穿时均发生烧毁吗？47试说明PN结的“齐纳击穿”机理？48什么是PN结的血崩击穿？49反偏PN结中载流子“倍增效因”是什么意思？50“电离率”如何定义？51“雪崩击穿”与“齐纳击穿”有何区别？52试推导。53写出PN结的雪崩击穿和掺杂浓度或杂质梯度的关系式，并说明改善的措施是什么？54PN结的结面形状影响雪崩击穿Vb吗？为什么？55什么是穿通电压？第三章1半导体的光吸收有几种类型？与光电器件有关的吸收属什么类型？2什么是“本征吸收”，作图说明？3什么是“直接跃迁”与“间接跃迁”？作图说明？4吸收的光子能量如何确定？为什么说本征吸收是一种“连续吸收谱”？5本征吸收的谱有何特征？6什么是光通量？光吸收与光通量有何关系？7试写出xx，x0，xd三个位置光吸收式？并说明其物理意义？8简述光生伏特效应的过程？9光电池的开路电压是怎样产生的？10试画出光生伏特效应过程的能带图？11光照能使PN结的平衡Ef发生变化吗？为什么？12试说明光伏效应的光电流及结电流？13在恒定光照下，二极管（PN结）电流表达式如何？14在太阳电池材料均匀吸收情况下光电流式如何（证明）？15试推导太阳电池的开路电压表达式。16太阳电池的输出功率与衬底浓度有关吗？有何关系？17从太阳电池的IV曲线说明“短路电流”、“开路电压”，最大输出功率矩形对应的Imp和Vmp？18太阳电池的光子吸收效率与什么有关？19写出光生少子的连续性方程式？20影响光子吸收效率的因素有那些？21太阳电池串联电阻影响如何改进？22太阳电池一般为什么采用Si式GaAs？23表面反射比与抗反射层设计如何？24MIS电池有何特点？其电流机制如何？25什么是电致发光？并说明PN结电致发光的过程？（用能带图）26写出电流注入效应表达式，并说明各项含义？27为什么在电流注入效率式中，分子仅为In？28为什么对电致发光有主要贡献的是电子扩散电流？29电注入少子的复合途径有那些？写出其复合速率式？30试用能带图表示复合途径，并说明那些有辐射作用？31什么是辐射效率？写出其表达式？32什么是内量子效应？与那些因素有关？33什么是外量子效应？与那些因素有关？34提高est的主要办法有那些？为什么？35发光管设计中对结深xj有何要求？36发光管设计中对P区杂质浓度有何要求？37对LED表面保护层设计有何要求？GaAs的LED采用何种窗口材料？38LED的发光强度与窗口材料的值有何关系？39写出LED的亮度表达式？说明各项意义？40LED的衬底材料对LED有影响吗？举例说明？第四章 结型场效应晶体管（思考题）1结型场效应晶体管结构如何？与晶体管有何区别？2试从JFET和PNP二种晶体管特性曲线说明二者主要区别是什么？（为什么说JEFT是电压控制器件?）3试分别说明JEFT的漏电压和栅电压对沟道的调制作用如何？4什么是JEFT的夹断电压？5右图为VGS0的I-V曲线，试分别说明OA,AB,BC三段曲线。6试说明JEFT的工作原理。7什么是“渐近沟道近似”？8JEFT的电流式如何求得的？9在讨论JEFT在线性区工作的I-V关系时，考虑到什么近似条件？10写出线性区的I-V关系式，并作说明。11写出夹断点的电压关系式，并说明夹断点电压的不同。12什么是JEFT的“转移特性”？13写出饱和区的饱和电流简化式，并作说明。14由简化饱和电流式对应的“转移特性”有什么特点？15试说明三个参数：Rin;Vb;R0和Rs.16什么是沟道长度调制效应？17JEFT的饱和区电流在实际上并不饱和，为什么？18作图说明：VD-L-LG0ID（饱和区），并说明夹断后饱和电流如何修正？19什么是JFET的跨导？gm标志什么？20漏源沟道电阻标志是什么？21写出饱和跨导式？22为什么JFET可做电压控制的可变电阻？23试画出JFET的小信号等效电路，并作说明？24JFET的截止频率如何定义？25试推导fcogm/2CG？26为什么短沟道的JFET工作频率高？第五章1MOS晶体管基本结构如何？为什么分增强型与耗尽型？2试说明N沟MOS晶体管的工作原理？3为简化讨论，理想MOS的假设包括那些？4外加电压在MOS三层结构中分布如何？作图说明？5外加电压在深入半导体表面层产生的电场有何影响？6什么情况属于半导体表面的载流子积累态？（从浓度公式说明）7发生积累态时，半导体能带如何？8什么情况属于半导体表面的载流子耗尽态？9发生耗尽态时，半导体能带如何？10什么情况属于半导体表面的载流子反型态？11发生反型态时，半导体能带如何？12为什么我们对反型层更有兴趣研究？13什么是感生PN结？它与MOS管有何关系？14什么是弱反型及强反型？强反型条件是什么？15试说明强反型的“临界条件”为什么是Si2f？16强反型时空间电荷区如何？（Xdm）17为什么说强反型后，电荷QI为外加栅电压的函数？18MOS电容器为什么说比较复杂？19在理想的MOS结构中，推导下式：VGQS/C0S20从MOS结构的等效电路推导MOS电容：CMOSC0CS/（C0CS）21在MOS结构的MOS电容式中如何体现CVG关系？（即CSS关系）22在MOS电容式中，Cs有几种情况？23表达CVG关系的曲线有何特点？（指不同频率条件实验曲线）24试说明半导体表面在积累态时CV曲线？25试说明半导体表面在耗尽态时CV曲线？26试说明半导体表面在强反型态时CV曲线？27试说明MOS的CV曲线在VG0时情况？28理想MOS晶体管的阈值电压如何？29试说明MOS管的沟道电导与栅压之间关系？30理想MOS管的“平带”条件是什么？31金半功函数差对MOS结构的CV曲线有何影响？32MOS结构中金半功函数为什么可看作“寄生电场”？33MOS的绝缘栅（SiO2）中有那些正电荷？34MOS的绝缘栅（SiO2）中的正电荷对MOS的CV曲线有何影响？35当功函数差及SiO2中正电荷两因素同时对MOS的CV曲线影响，如何反应在“平带电压”上？36若要MOS在开启之前呈强反型，栅上应加什么电压？37理想MOS结构的阈值电压物理意义是什么？38非理想MOS结构的阈值电压物理意义是什么？39非理想MOS结构的阈值电压表达式如何？40试比较MOS管与JFET两者之间在结构上有何相似之处？41试说明MOS管与JFET两者之间在结构上有何不同？42试说明MOS管与JFET两者在IV曲线上有何相似？43试说明MOS管与JFET两者在IV曲线上有何不同？44对于JFET的“内夹断电压”，说明MOS的夹断电压？45MOS管的开启电压是指什么？46试用MOS管图解说明VTH作用？（分理想与实际）47在SiO2中有那些正电荷？48 SiO2中可动离子来源何处？其漂移速度与什么因素有关？49Na离子漂移对CV曲线有何影响？50如何消除玷污影响？什么是BT实验？51 SiO2中离子Si（固定表面电荷）有什么特征？（100）面上密度如何？52固定表面电荷对CV曲线有何影响？如何降低Qfc？53什么是快界面态？其分布如何？如何降低其密度？54晶体取向界面态密度有何影响？55试画出MOSFET剖面图，并表明位置及各电压？56 MOS的沟道区存在那些电场？57写出沟道内x作用，沟区电荷式及x和y共同作用的沟区电荷式？58试推导MOS线性区电流表达式59何为“渐近沟道近似”它应用于何处？60若沟区压降为V，写出耗尽区电荷表达式？61为什么说前节推导的电流式是简化式？62 MOS非简化电流式与简化式有何不同？63画出MOS简化和非简化电流的IV曲线，并比较两曲线？64试画出饱和的MOSFET剖面图，表明夹断情况？65MOS的电流饱和条件是什么？写出饱和区电流式？66从VDID关系讨论饱和区电流。67从MOS有效沟长调制说明IDS随VDS增加而增大原因？68写出存在“沟长调制”时的饱和区电流式？69MOS饱和态时L受那些因素影响？70MOS在夹断之后，漏沟之间的电容耦合作用是指什么？71MOS的小信号导纳如何定义？写出表达式？72试说明MOS的gdVG曲线？73MOS的gdVG是线性吗？74为什么说MOS可做电压控制的可变电阻？75 MOS的跨导如何定义？写出表达式？76试画出MOS的跨导与电压的关系式？77试画出MOS源与衬底接地的等效电路及衬底不接地时等效电路？78试推导MOS截止频率表达式？79提高MOS截止频率的办法是什么？80MOS的衬底反偏电压VBS降落在何处？对该区电荷有何影响？81MOS的衬底偏压VBS对VTH有何影响？并gdVG用关系式表达此影响情况？82试画出N沟MOS铝栅工艺剖面图及俯视图，并标出沟道的Z和L及X。83减小N沟铝栅MOS沟道漏电的主要办法是什么？84什么是MNOS工艺？85什么是硅栅工艺？其与铝栅工艺主要区别是什么？86硅栅工艺最主要特点是什么？87什么是离子注入工艺？有何特点？88什么是SOS工艺？画出SOS工艺MOS管剖面示意图？57思考题1试说明双极管结构特点？2试从双极管简化模型说明其偏置情况？3正常工作偏置对双极管能带有何影响？4试画出正常偏置时能带情况？5试说明双极管的“注入效应”与“收集效应“？6双极管中注入与收集同时起作用的条件是如何？7双极管中与何意义？8试说明双极管共发特性？9双极管中与IC有何关系？10从双极与MOS对比说明为何双极是电流器件，MOS是电压器件？11双极的IB与MOS的VG作用有何不同？12双极的VCE与MOS的VDS作用相同吗？为什么？13当晶体管作开关作用时，试画图说明双极与MOS输出特性曲线及工作点？14在开关工作时，双极与MOS有何相同之处？15在开关工作时，双极与MOS有何不同之处？器件物理思考题第六章1什么是PN结？什么是平衡PN结？2画出平衡PN结的能带图，并说明PN结平衡的标志是什么？3平衡结的空间电荷区是如何建立的，作图说明。4作图说明PN结空间电荷区中的电荷分布情况。7试推导平衡PN结的自建电势DV0表达式。8什么叫单边突变结？10试证明单边突变结的势垒区最大电场式。11什么是非平衡结？12试作图说明外加电压对费米能级的影响。13PN结正偏与反偏对势垒区电场有何影响？14试写出平衡结边界上少子浓度表达式。15非平衡结正偏小注入条件下少子浓度表达式。16什么是正偏（小注入）的扩散近似？17试从“扩散近似”，推导正偏时空穴和电子的扩散方程。18试从空穴（少子）的扩散方程推导正偏下的空穴电流式。19推导电流公式时采用了哪些假设条件？21PN结的电流中少子电流与多子电流是如何转换的？22试画出PN电流的分布图象（包括少子与多子的电流）？23试画出PN结的I-V曲线，并从电流式进行说明？24在正偏PN结中，可出现PNni有何影响？25势垒区的复合最大速率在什么情况下产生？26在反偏PN结中，可出现第七章1半导体的光吸收有几种类型？与光电器件有关的吸收属什么类型？2什么是“本征吸收”，作图说明？3什么是“直接跃迁”与“间接跃迁”？作图说明？4吸收的光子能量如何确定？5什么是光通量？光吸收与光通量有何关系？6简述光生伏特效应的过程？7光电池的开路电压是怎样产生的？8光照能使PN结的平衡Ef发生变化吗？为什么？9试说明光伏效应的光电流及结电流？10在恒定光照下，二极管（PN结）电流表达式如何？11在太阳电池材料均匀吸收情况下光电流式如何？12试推导太阳电池的开路电压表达式。13太阳电池的输出功率与衬底浓度有关吗？有何关系？14从太阳电池的IV曲线说明“短路电流”、“开路电压”，最大输出功率矩形对应的Imp和Vmp？15太阳电池的光子吸收效率与什么有关？16太阳电池一般为什么采用Si式GaAs？17什么是电致发光？并说明PN结电致发光的过程？（用能带图）18写出电流注入效应表达式，并说明各项含义？19为什么对电致发光有主要贡献的是电子扩散电流？20试用能带图表示复合途径，并说明那些有辐射作用？21什么是辐射效率？写出其表达式？22什么是内量子效应？与那些因素有关？23什么是外量子效应？与那些因素有关？24提高est的主要办法有那些？为什么？25发光管设计中对结深xj有何要求？26发光管设计中对P区杂质浓度有何要求？27对LED表面保护层设计有何要求？GaAs的LED采用何种窗口材料？28LED的衬底材料对LED有影响吗？举例说明？29试画出金属及半导体相对真空能级的能带图，并标出有关电势符号加以说明？30当金属半导体紧密接触以后，如何建立统一的费米能级Ef？31说明bms的物理意义是什么？32什么是“肖特基势垒”？写出其表达式？33金属半导体结的正偏如何？34金属半导体结的反偏特性如何？35试简述金-半I-V的电流输运理论？36什么是欧姆接触（非整流的MS结）？37画出N型半导体或P型半导体形成欧姆接触能带图，并作说明。38获得良好的欧姆接触的工艺措施是什么？39PN势垒电容的含义是什么?40写出势垒电容C与Nd及VR关系的表达式？41如何利用曲线求杂质分布？42变容二极管有何特征？43什么是PN结击穿？PN结击穿时均发生烧毁吗？44试说明PN结的“齐纳击穿”机理？45什么是PN结的雪崩击穿？46反偏PN结中载流子“倍增效因”是什么意思？47“电离率”如何定义？48“雪崩击穿”与“齐纳击穿”有何区别？49什么是穿通电压？50什么是异质结？第八章 1试说明双极管结构特点？2正常工作偏置对双极管能带有何影响？3试画出正常偏置时能带情况？4试说明双极管的“注入效应”与“收集效应“？5双极管中注入与收集同时起作用的条件是如何？6双极管中与何意义？7双极管中与IC有何关系？8从双极与MOS对比说明为何双极是电流器件，MOS是电压器件？9双极的IB与MOS的VG作用有何不同？10双极的VCE与MOS的VDS作用相同吗？为什么？11当晶体管作开关作用时，试画图说明双极与MOS输出特性曲线及工作点？12在开关工作时，双极与MOS有何相同之处？13在开关工作时，双极与MOS有何不同之处？第十章 1结型场效应晶体管结构如何？与晶体管有何区别？2试从JFET和PNP二种晶体管特性曲线说明二者主要区别是什么？（为什么说JEFT是电压控制器件?）3试分别说明JEFT的漏电压和栅电压对沟道的调制作用如何？4什么是JEFT的夹断电压？5试说明JEFT的工作原理。6JEFT的电流式如何求得的？7写出线性区的I-V关系式，并作说明。8写出夹断点的电压关系式，并说明夹断点电压的不同。9写出饱和区的饱和电流简化式，并作说明。10JEFT的饱和区电流在实际上并不饱和，为什么？11MOS晶体管基本结构如何？为什么分增强型与耗尽型？12试说明N沟MOS晶体管的工作原理？13为简化讨论，理想MOS的假设包括那些？14外加电压在MOS三层结构中分布如何？作图说明？15外加电压在深入半导体表面层产生的电场有何影响？16什么情况属于半导体表面的载流子积累态？（从浓度公式说明）17发生积累态时，半导体能带如何？18什么情况属于半导体表面的载流子耗尽态？19发生耗尽态时，半导体能带如何？20什么情况属于半导体表面的载流子反型态？21发生反型态时，半导体能带如何？22为什么我们对反型层更有兴趣研究？23试说明强反型的“临界条件”为什么是Si2f？24强反型时空间电荷区如何？（Wdm）25为什么说强反型后，电荷QI为外加栅电压的函数？26在理想的MOS结构中，推导下式：VGQS/C0VS27在MOS电容式中，Cs有几种情况？28试说明半导体表面在积累态时C-V曲线？29试说明半导体表面在耗尽态时C-V曲线？30试说明半导体表面在强反型态时C-V曲线？31试说明MOS的C-V曲线在VG0时情况？32理想MOS晶体管的阈值电压如何？33试说明MOS管的沟道电导与栅压之间关系？34理想MOS管的“平带”条件是什么？35金半功函数差对MOS结构的C-V曲线有何影响？36MOS的绝缘栅（SiO2）中的正电荷对MOS的C-V曲线有何影响？37当功函数差及SiO2中正电荷两因素同时对MOS的C-V曲线影响，如何反应在“平带电压”上？38若要MOS在开启之前呈强反型，栅上应加什么电压？39理想MOS结构的阈值电压物理意义是什么？40非理想MOS结构的阈值电压物理意义是什么？41非理想MOS结构的阈值电压表达式如何？42试比较MOS管与JFET两者之间在结构上有何相似之处？43试说明MOS管与JFET两者之间在结构上有何不同？44试说明MOS管与JFET两者在I-V曲线上有何相似？43试说明MOS管与JFET两者在I-V曲线上有何不同？44MOS管的开启电压是指什么？45试画出MOSFET剖面图，并表明位置及各电压？46 MOS的沟道区存在那些电场？47写出沟道内x作用，沟区电荷式及x和y共同作用的沟区电荷式？48试推导MOS线性区电流表达式49何为“渐近沟道近似”它应用于何处？50若沟区压降为V，写出耗尽区电荷表达式？51为什么说前节推导的电流式是简化式？52 MOS非简化电流式与简化式有何不同？53MOS的电流饱和条件是什么？写出饱和区电流式？54从VDID关系讨论饱和区电流。55从MOS有效沟长调制说明IDS随VDS增加而增大原因？56MOS饱和态时L受那些因素影响？57MOS的小信号导纳