(完整word版)《半导体器件物理》试卷(一)答案[1]

1、半导体器件物理试卷（一）标准答案及评分细则一、填空（共32分，每空2分）1、PN结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压VT产生影响，具体地，对于短沟道器件对vt的影响为下降，对于窄沟道器件对V的影响为上升。3、在NPN型BJT中其集电极电流IC受VBE电压控制其基极电流IB受VBg电压控制。4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是寄生参数小，响应速度快等。5、PN结击穿的机制主

2、要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发生雪崩击穿的条件为VB>6Eg/q。6、当MOSFET进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因有沟道长度调制效应，漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。二、简述（共18分，每小题6分）1、Early电压VA；基瓯变觌对酚嵌嚴的财在鼬諦晡颐鱸匕表现为峨谢卜加电压颐而醐上北因为壤电绪站懈斷瞅魅尉比并楠井向基Q财風便有效基区宽度诚小从而引起电韻瞅藏增丸艇曲线鞠上升期图升沁）所示.飜醴曲线延塩辄禰臟于魁描U霍%心财厄獅KE砌电圧您珞骷訓瞬任庫眄图2-25（奴成酣疑®.,;'-答案：2、截止频率fT；答案：截止频率即电流增益

3、下降到1时所对应的频率值。3、耗尽层宽度W。答案：P型材料和N型材料接触后形成PN结，由于存在浓度差，就会产生空间电荷区，而空间电荷区的宽度就称为耗尽层宽度W。三、分析（共20分，每小题10分）1、对于PNP型BJT工作在正向有源区时载流子的输运情况；答案：对于PNP型晶体管，其发射区多数载流子空穴向集电区扩散，形成电流IEP，其中一部分空穴与基区的电子复合，形成基极电流的IB的主要部分，集电极接收大部分空穴形成电流ICp，它是IC的主要部分。2、热平衡时突变PN结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相应的I-V特性曲线。（每个图2分）答案：热平衡时突变PN结的能带图、电场分布如下所示

4、，反向偏置后的能带图和相应的I-V特性曲线如下所示。四、计算推导（共30分，每小题15分）1、MOSFET工作在非饱和区时的Sah方程推导，并求解跨导gm和沟道电导gD，说明提高gm的具体措施；（每步2分，电导计算4分，措施3分）引用欧釧恳津"列沟逆电流常度力桎:若栩儿代志沟逍电流密度*则drqv)、Jkx.vi-x.k叶4.49】4l'Tr(r)为职谕觀作签苇点的沟道5一由丁假定缀变沟道蚯似感立+所以欧蝸定律采賊继申我，而n徇迫电辱HJZ丁的函数占二XXC将/,-.<-ry)<rij1-.A-向上卩价跖!須山沟道电挾、即曲"色:严IJD'F1&

5、lt;*+r)Jl'lz(450)式十x,为申址砒弔面坐林，沖麻在、-二平曲丄槪流子犠度等y-ITii此可切y-门応代表叩忖面积下沟员申反甩载施十总".因此Cy)=qn(xTy)rix(J'51)林此式代人CM-5式幷朮我对二积付，沟道琨诫我不为tiI-(T)儿=宀呼4(苛二4-52)既巳锻定场驕应结的瞬电凉即以翹略*二tUtfiJS又扶作是不导电的.洽7方向痢勖的洶道电澈将保拎等尸檔敷不童C答案：求Q2，现在的情况是t(?.(r)l相对于I62、10钏I已不可忽略童新引用基本关系写出5心(45?)(4-5N)F(>)】4-妙求fi,.将示式(4-59)代人(4

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7、2妙F”一FitskFfy3这牛代追用十.iMOST,吿为pMOS'1'JXLj叫皿二2佃”-%?厂冲心行町Lh(4戈3)戍诃阳血riMOST的表面样尽区爆人电向简矗陰QHM=-：2炉-汴丄【工必”-FIU：丨4'55>就或表瞒Gum屆y的函数推导方程的基本假定里所说窿崎表面耗庠区电荷面密度冷沟道屯漩流动/Hl购啜化.宜际屋认方Q11MA.举伞构谥置内近似等十繭数，手十觀端耗尽区绘大电站血密血.即gy-12声_.*.“'-心5+"“心-.2rA,.VJ.2kf,-Lf)1'-M5fl?dIg=DmQVGS=CPWVVDS=constLDSQICRWr/、.g=D=（V_V）-VDQVVgs=constLGSTDSDS提高gm的具体措施有（1）增大载流子迁移率，选用体内迁移率高的材料;2）减小栅氧化层厚度，制作高质量的尽可能薄的栅氧化层；（3）增大器件的宽长比;（4）减小器件的串联电阻。2、在NPN双极型晶体管正向有源区工作时，IC=Is旳务），I=Iexp（qVBE）_1，试求该器件正向电流增益0，并说明提高0的B0kTFFF几种途径。其中，I=qA工DBexp（化），I=qA住deexp（监）_1。（计CENWkTBenWkT