期末复习资料汇总

第三章双极结型晶体管

填空题

1、晶体管的基区输运系数是指（基区中到达集电结的少子）电流与（发射结注入基区的少子）电流之比。由于少子在渡越基区的过程中会发生（扩散），从而使基区输运系数（变大）。为了提高基区输运系数，应当使基区宽度（小于）基区少子扩散长度。

2、晶体管中的少子在渡越（）的过程中会发生（），从而使到达集电结的少子比从发射结注入基区的少子（）。

3、晶体管的注入效率是指

（）电流与

（）电流之比。为了提高注入效率，应当使（）区掺杂浓度远大于（）区掺杂浓度。

4、晶体管的共基极直流短路电流放大系数α是指发射结（正）偏、集电结（零）偏时的（集电结）电流与（发射结）电流之比。

5、晶体管的共发射极直流短路电流放大系数β是指（发射）结正偏、（集电）结零偏时的（集电结）电流与（基区）电流之比。

6、在设计与制造晶体管时，为提高晶体管的电流放大系数，应当（）基区宽度，（）基区掺杂浓度。

7、某长方形薄层材料的方块电阻为100Ω，长度和宽度分别为300μm和60μm，若要获得1kΩ的电阻，则该材料的长度应改变为（600μm）。

8、在缓变基区晶体管的基区中会产生一个（），它对少子在基区中的运动起到（）的作用，使少子的基区渡越时间（）。

9、小电流时α会（）。这是由于小电流时，发射极电流中

（）的比例增大，使注入效率下降。

10、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

（），反而会使其（）。造成发射区重掺杂效应的原因是（）和（）。

11、在异质结双极晶体管中，发射区的禁带宽度（）于基区的禁带宽度，从而使异质结双极晶体管的（）大于同质结双极晶体管的。

12、当晶体管处于放大区时，理想情况下集电极电流随集电结反偏的增加而（）。但实际情况下集电极电流随集电结反偏增加而（），这称为（）效应。

13、当集电结反偏增加时，集电结耗尽区宽度会（），使基区宽度（），从而使集电极电流（），这就是基区宽度调变效应（即厄尔利效应）。

14、I ES是指（集电）结短路、（发射）结反偏时的（发射）极电流。

15、I CS是指（发射）结短路、（集电）结反偏时的（集电）极电流。

16、I CBO是指（发射）极开路、（集电）结反偏时的（共基极反向截止）极电流。

17、I CEO是指（基）极开路、（集电结）结反偏时的（共发射极反向截止）极电流。

18、I EBO是指（集电）极开路、（发射）结反偏时的（共基）极电流。

19、BV CBO是指（发射）极开路、（）结反偏，当（I‘cbo ）→∞时的V CB。

20、BV CEO是指（基）极开路、（）结反偏，当（I‘ceo ）→∞时的V CE。

21、BV EBO是指（集电）极开路、（）结反偏，当（I‘ebo ）→∞时的V EB。

22、基区穿通是指当集电结反向电压增加到使耗尽区将（）全部占据时，集电极电流急剧增大的现象。防止基区穿通的措施是（）基区宽度、（）基区掺杂浓度。

23、比较各击穿电压的大小时可知，BV CBO（大于）BV CEO，BV CBO（远远大于）BV EBO。

24、随着信号频率的提高，晶体管的α

ω, βω的幅度会（减小），相角会（滞后）。

对晶体管有三个作用，它们是：

25、在高频下，基区渡越时间τ

b

（）、

（）和

（）。

26、基区渡越时间τ

b

是指

（）。当基区宽度加倍时，基区渡越时间增大到原来的（）倍。

27、晶体管的共基极电流放大系数|α

ω|随频率的（减小）而下降。当晶

体管的|α

ω|下降到（α0）时的频率，称为α的截止频率，记为（fa ）。

28、晶体管的共发射极电流放大系数|β

ω|随频率的（）而下降。当晶体

管的|β

ω|下降到β0时的频率，称为β的（），记为（）。

29、当f>>fβ时，频率每加倍，晶体管的|βω|降到原来的（）；最大功率增益K pmax降到原来的（）。

30、当（

）降到1时的频率称为特征频率f T。当（Kp ）降到1时的频率称为最高振荡频率f M。

31、当|β

ω|降到（1 ）时的频率称为特征频率f T。当K pmax降到（1 ）时的

频率称为最高振荡频率f M。

32、晶体管的高频优值M是（）与（）的乘积。

33、晶体管在高频小信号应用时与直流应用时相比，要多考虑三个电容的作用，它们是（）电容、（）电容和（）电容。

34、对于频率不是特别高的一般高频管，τ

ec

中以（）为主，这时提高特征频率f T的主要措施是（）。

35、为了提高晶体管的最高振荡频率f M ，应当使特征频率f T（），基极电阻r bb'（），集电结势垒电容C TC（）。

问答与计算题

1、画出NPN晶体管在饱和状态、截止状态、放大状态和倒向放大状态时的少子分布图。

2、画出共基极放大区晶体管中各种电流的分布图，并说明当输入电流I e经过晶体管变成输出电流I C时，发生了哪两种亏损？

3、倒向晶体管的电流放大系数为什么小于正向晶体管的电流放大系数？

6、先画出双极晶体管的理想的共发射极输出特性曲线图，并在图中标出饱和区与放大区的分界线，然后再分别画出包括厄尔利效应和击穿现象的共发射极输出特性曲线图。

7、什么是双极晶体管的特征频率f T？写出f T的表达式，并说明提高f T的各项措施。

8、写出组成双极晶体管信号延迟时间τ

ec

的4个时间的表达式。其中的哪个时间与电流I e有关？这使f T随I e的变化而发生怎样的变化？

9、什么是双极晶体管的最高振荡频率f M？写出f M的表达式，说明提高f M的各项措施。

12、某均匀基区晶体管的W B = 2μm, L B = 10μm，试求此管的基区输运系数β*之值。若将此管的基区掺杂改为指数分布，场因子η=6，则其β*变为多少？13、某均匀基区NPN晶体管的W B = 2μm, N B=1017cm-1, D B = 18cm2s-1, τB=5×10–7 s，试求该管的基区输运系数β*之值。又当在该管的发射结上加0.6V的正向电压，集电结短路时，该管的J nE和J nC各为多少？

15、某双极型晶体管的R□B1= 1000Ω, R□E= 5Ω，基区渡越时间τb=10–9 s ,当

I

B

= 0.1mA时, I C = 10mA，求该管的基区少子寿命τb。

16、某晶体管的基区输运系数β* =0.99，注入效率γ=0.97，试求此管的α与β。当此管的有源基区方块电阻R□B1乘以3，其余参数均不变时，其α与β变为多少？

17、某双极型晶体管当I B1 = 0.05mA时测得I C1 = 4mA，当I B2 = 0.06mA时测得I C2 = 5mA，试分别求此管当I C = 4mA时的直流电流放大系数β与小信号电流放大

系数β

O

。

18、某缓变基区NPN晶体管的BV CBO = 120V，β=81，试求此管的BV CEO。

21、某高频晶体管的fβ=5MHz，当信号频率为f=40MHz时测得其|βω|=10，则当

f=80MHz时|β

ω|为多少？该管的特征频率

f T为多少？该管的β0为多少？

22、某高频晶体管的β

=50，当信号频率f为30MHz时测得|βω|=5，求此管的特征频率f T，以及当信号频率f分别为15MHz和60MHz时的|βω|之值。

23、某高频晶体管的基区宽度W

B =1μm，基区渡越时间τ

b

= 2.7× 10-10s,

f

T

=550MHz。当该管的基区宽度减为0.5μm，其余参数都不变时，f T变为多少？

27、某晶体管当I B1 = 0.05mA时测得I C1 = 4mA，当I B2 = 0.06mA时测得I C2 = 5mA，试分别求此管当I C = 4mA时的直流电流放大系数β与增量电流放大系数β0 。

28、已知某硅NPN 均匀基区晶体管的基区宽度W B = 2μm ，基区掺杂浓度n B = 5× 1016cm -3，基区少子寿命t B = 1μs ，基区少子扩散系数D B = 15cm 2s -1，以及从发射结注入基区的少子电流密度J nE = 0.1A/cm 2。试计算基区中靠近发射结一侧的非平衡少子电子浓度n B (0)、发射结电压V BE 和基区输运系数β* 。

29、已知某硅NPN 缓变基区晶体管的基区宽度W B = 0.5μm ，基区少子扩散系数D B = 20cm 2s -1，基区自建场因子η = 20，试计算该晶体管的基区渡越时间t b 。 33、在N 型硅片上经硼扩散后，得到集电结结深x jc = 2.1μm ，有源基区方块电阻R □B1 = 800Ω，再经磷扩散后，得发射结结深x je = 1.3μm ，发射区方块电阻R □e = 10Ω。设基区少子寿命t B = 10-7s ，基区少子扩散系数D B = 15cm 2s -1，基区自建场因子η = 8，试求该晶体管的电流放大系数α与β分别为多少？

35、已知某硅NPN 均匀基区晶体管的基区宽度W B = 2.5μm ，基区掺杂浓度n B = 1017cm -3，集电区掺杂浓度n C = 1016cm -3，试计算当V CB = 0时的厄尔利电压V A 的值。

第五章 绝缘栅场效应晶体管

填空题

1、N 沟道MOSFET 的衬底是（ ）型半导体，源区和漏区是（ ）型半导体，沟道中的载流子是（ ）。

2、P 沟道MOSFET 的衬底是（ ）型半导体，源区和漏区是（ ）型半导体，沟道中的载流子是（ ）。

3、当V GS =V T 时，栅下的硅表面发生（ ），形成连通（ ）区和（ ）区的导电沟道，在V DS 的作用下产生漏极电流。

4、N 沟道MOSFET 中，V GS 越大，则沟道中的电子就越（ ），沟道电阻就越（ ），漏极电流就越（ ）。

B B nE B nE B B B

241921nE B B 123

B 2

BE i BE B p0B B B BE B B i 2

i (0),(0),0.1cm ,210cm, 1.610C,15cm s (0)8.3310cm (0)exp exp (0)ln ,(0)qD n J W

J n W qD J A W q D n qV n qV n n kT N kT n N kT kT

V n N n q n q

-----=

===?=?=?=?????

== ? ?????

=由可得：将之值代入，得：又由，

得：将、、及之值代BE 2

26B B n B B B B n 0.55V

111,10s 220.9987V W W W D L D βττβ*

-*=??=-=-= ???=入，得：已知：将及、之值代入，得：。

5、在N沟道MOSFET中，V T>0的称为增强型，当V GS=0时MOSFET处于（）状态；V T<0的称为耗尽型，当V GS=0时MOSFET处于（）状态。

6、由于栅氧化层中通常带（）电荷，所以（）型区比（）型区更容易发生反型。

7、要提高N沟道MOSFET的阈电压V T ，应使衬底掺杂浓度n A（），使栅氧化层厚度T ox（）。

8、N沟道MOSFET饱和漏源电压V Dsat的表达式是（）。当V DS>=V Dsat时，MOSFET进入（）区，漏极电流随V DS的增加而（）。

9、由于电子的迁移率μ

n 比空穴的迁移率μ

p

（），所以在其它条件相同时，

（）沟道MOSFET的I Dsat比（）沟道MOSFET的大。为了使两种MOSFET的

I

Dsat

相同，应当使N沟道MOSFET的沟道宽度（）P沟道MOSFET的。10、当N沟道MOSFET的V GS

11、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：V T（）、I Dsat（）、R on （）、g m（）。

12、由于源、漏区的掺杂浓度（）于沟道区的掺杂浓度，所以MOSFET源、漏PN结的耗尽区主要向（）区扩展，使MOSFET的源、漏穿通问题比双极型晶体管的基区穿通问题（）。

13、MOSFET的跨导g m的定义是（），它反映了

（）对（）的控制能力。

14、为提高跨导g m的截止角频率ωgm，应当（）μ，（）L，（）

V

GS

。

问答与计算题

1、画出MOSFET的结构图和输出特性曲线图，并简要叙述MOSFET的工作原理。

2、什么是MOSFET的阈电压V T？写出V T的表达式，并讨论影响V T的各种因素。

4、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？

5、什么是MOSFET的跨导g m？写出g m的表达式，并讨论提高g m的措施。

6、提高MOSFET的最高工作频率f T的措施是什么？

9、在n A= 1015cm-3的P型硅衬底上制作Al栅N沟道MOSFET，栅氧化层厚度为50nm，栅氧化层中正电荷数目的面密度为 1011cm-2，求该MOSFET的阈电压V T之值。

11、某N沟道MOSFET的V T = 1V,β= 4×10-3AV-2，求当V GS = 6V，V DS分别为2V、4V、6V、8V和10V时的漏极电流之值。

12、某N沟道MOSFET的V T= 1.5V,β= 6×10-3AV-2，求当V DS = 6V，V GS分别为1.5V、3.5V、5.5V、7.5V和9.5V时的漏极电流之值。

14、某N沟道MOSFET的V T = 1V,β= 4×10-3AV-2，求当V GS = 6V，V DS分别为2V、4V、6V、8V和10V时的跨导g m之值。

15、某N沟道MOSFET的V T = 1V,β= 6×10-3AV-2，求当V DS = 4V，V GS分别为2V、4V、6V、8V和10V时漏源电导g ds之值。

16、某N沟道MOSFET的沟道长度L=2μm，阈电压V T = 1.5V，电子迁移率为320cm2/V.s，试求当外加栅电压V GS = 5V时的饱和区跨导的截止角频率ωgm。17、某铝栅N沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为n A = 1015cm-3 ，栅氧化层厚度为120nm，栅氧化层中有效电荷数的面密度Q OX/Q为3× 1011cm-2。试计算其阈电压V T 。

22、P沟Al栅MOSFET具有以下参数：T OX= 100nm，n D= 2× 1015cm-3，Q OX/q = 1011cm-2，L=3μm，Z = 50μm，μ

= 230cm2V-1s-1 。试计算其阈电压V T；并计算出当V GS= -4V

p

时的饱和漏极电流。