电子科技大学微电子器件习题
第二章PN结
填空题
1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为N A=×1016cm-3，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（）和（）。
2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（）电荷，N区一侧带（）电荷。内建电场的方向是从（）区指向（）区。
3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（）。
4、PN结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（），内建电场的最大值就越（），内建电势V bi就越（），反向饱和电流I0就越（），势垒电容C T就越（），雪崩击穿电压就越（）。
5、硅突变结内建电势V bi可表为（），在室温下的典型值为（）伏特。
6、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。
7、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。
8、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p与外加电压V之间的关系可表示为（）。若P型区的掺杂浓度N A=×1017cm-3，外加电压V= ，则P型区与耗尽区边界上的少子浓度n p为（）。
9、当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）。
10、PN结的正向电流由（）电流、（）电流和（）电流三部分所组成。
11、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（）；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（）。
12、当对PN结外加正向电压时，由N区注入P区的非平衡电子一边向前扩散，一边（）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（）。
13、PN结扩散电流的表达式为（）。这个表达式在正向电压下可简化为（），在反向电压下可简化为（）。
14、在PN结的正向电流中，当电压较低时，以（）电流为主；当电压较高时，以（）电流为主。
15、薄基区二极管是指PN结的某一个或两个中性区的长度小于（）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（）。
16、小注入条件是指注入某区边界附近的（）浓度远小于该区的（）浓度，因此该区总的多子浓度中的（）多子浓度可以忽略。
17、大注入条件是指注入某区边界附近的（）浓度远大于该区的（）浓度，因此该区总的多子浓度中的（）多子浓度可以忽略。
18、势垒电容反映的是PN结的（）电荷随外加电压的变化率。PN 结的掺杂浓度越高，则势垒电容就越（）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（）。
19、扩散电容反映的是PN结的（）电荷随外加电压的变化率。正向电流越大，则扩散电容就越（）；少子寿命越长，则扩散电容就越（）。
20、在PN结开关管中，在外加电压从正向变为反向后的一段时间内，会出现一个较大
的反向电流。引起这个电流的原因是存储在（）区中的（）电荷。这个电荷的消失途径有两条，即（）和（）。
21、从器件本身的角度，提高开关管的开关速度的主要措施是（）和（）。
22、PN结的击穿有三种机理，它们分别是（）、（）和（）。
23、PN结的掺杂浓度越高，雪崩击穿电压就越（）；结深越浅，雪崩击穿电压就越（）。
24、雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是（）和（）。
问答与计算题
1、简要叙述PN结空间电荷区的形成过程。
2、什么叫耗尽近似什么叫中性近似
3、什么叫突变结什么叫单边突变结什么叫线性缓变结分别画出上述各种PN结的杂质浓度分布图、内建电场分布图和外加正向电压及反向电压时的少子浓度分布图。
4、PN结势垒区的宽度与哪些因素有关
5、写出PN结反向饱和电流I0的表达式，并对影响I0的各种因素进行讨论。
6、PN结的正向电流由正向扩散电流和势垒区复合电流组成。试分别说明这两种电流随外加正向电压的增加而变化的规律。当正向电压较小时以什么电流为主当正向电压较大时以什么电流为主
7、什么是小注入条件什么是大注入条件写出小注入条件和大注入条件下的结定律，并讨论两种情况下中性区边界上载流子浓度随外加电压的变化规律。
8、在工程实际中，一般采用什么方法来计算PN结的雪崩击穿电压
9、简要叙述PN结势垒电容和扩散电容的形成机理及特点。
10、当把PN结作为开关使用时，在直流特性和瞬态特性这两方面，PN结与理想开关相比有哪些差距引起PN结反向恢复过程的主要原因是什么
11、某突变PN结的N D=×1015cm-3, N A=×1018cm-3，试求n n0, p n0, p p0和n p0的值，并求当外加正向电压和（）反向电压时的n p(-x p)和p n(x n)的值。
12、某突变PN结的N D=×1015cm-3, N A=×1018cm-3，计算该PN结的内建电势V bi之值。
13、有一个P沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为N D=×1015cm-3，另一个N沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为N A=×1018cm-3。试分别求这两个MOSFET的衬底费米势，并将这两个衬底费米势之和与上题的V bi相比较。
14、某突变PN结的N D=×1015cm-3, N A=×1018cm-3，试问J dp是J dn的多少倍
15、已知某PN结的反向饱和电流为I o =10 -12A，试分别求当外加正向电压和（）反向电压时的PN结扩散电流。
16、已知某PN结的反向饱和电流为I o =10 -11A，若以当正向电流达到10 -2A作为正向导通的开始，试求正向导通电压V F之值。若此PN结存在寄生串联电阻R cs= 4Ω，则在同样的测试条件下V F将变为多少
17、某硅单边突变结的雪崩击穿临界电场E C=×105Vcm-1，开始发生雪崩击穿时的耗尽区宽度x dB= μm，求该PN结的雪崩击穿电压V B。若对该PN结外加|V|=的反向电压，则其耗尽区宽度为多少
18、如果设单边突变结的雪崩击穿临界电场e C与杂质浓度无关，则为了使雪崩击穿电压V B提高1倍，发生雪崩击穿时的耗尽区宽度x dB应为原来的多少倍低掺杂区的杂质浓度应为原来的多少倍
19、某突变PN结的V bi = ，当外加的反向电压时测得其势垒电容为8pF，则当外加的反
向电压时其势垒电容应为多少
20、某突变结的内建电势V bi = ，当外加电压V= 时的势垒电容与扩散电容分别是2pF 和2×10-4pF，试求当外加电压V= 时的势垒电容与扩散电容分别是多少
21、某硅突变结的n A= 1× 1016cm-3，n D= 5×1016cm-3，试计算平衡状态下的
(1) 内建电势V bi；
(2) P区耗尽区宽度x p、N区耗尽区宽度x n及总的耗尽区宽度x D；
(3) 最大电场强度εmax。
22、某单边突变结在平衡状态时的势垒区宽度为x D0，试求外加反向电压应为内建电势V bi的多少倍时，才能使势垒区宽度分别达到2x d0和3x d0。
23、一块同一导电类型的半导体，当掺杂浓度不均匀时，也会存在内建电场和内建电势。设一块N型硅的两个相邻区域的施主杂质浓度分别为n D1和n D2，试推导出这两个区域之间的内建电势公式。如果n D1= 1× 1020cm-3，
n D2= 1×1016cm-3，则室温下内建电势为多少
24、试推导出杂质浓度为指数分布N= N0exp(-x/l)的中性区的内建电场表达式。若某具有这种杂质浓度分布的硅的表面杂质浓度为1018cm-3，λ= μm，试求其内建电场的大小。再将此电场与某突变PN结的耗尽区中最大电场作比较，该突变PN结的n A= 1018cm-3，n D= 1015cm-3。
25、图P2-1所示为硅PIN结的杂质浓度分布图，符号I代表本征区。
(1) 试推导出该PIN结的内建电场表达式和各耗尽区长度的表达式，并画出内建电场分布图。
(2) 将此PIN结的最大电场与不包含I区的PN结的最大电场进行比较。设后者的P区与N区的掺杂浓度分别与前者的P区与N区的相同。
图P2-1
图P2-2
26、某硅中的杂质浓度分布如图P2-2所示，施主杂质和受主杂质的浓度分别为N D(x)=10 16exp(-x/ 2×10 -4)cm-3和N A(x)= N A(0)exp(-x/10 -4)cm-3
(1) 如果要使结深x J= 1μm，则受主杂质的表面浓度n A(0)应为多少
(2) 试计算结深处的杂质浓度梯度A的值。
(3) 若将此PN结近似为线性缓变结，设V bi= ，试计算平衡时的耗尽区最大电场εmax，并画出内建电场分布图。
27、试证明在一个P区电导率σp远大于N区电导率σn的PN结中，当外加正向电压时空穴电流远大于电子电流。
28、已知n I2= N C N V exp(-e G/kT) = CkT3exp(-e G0/kT)，式中n C、n V分别代表导带底、价带顶的有效状态密度，e G0代表绝对零度下的禁带宽度。低温时反向饱和电流以势垒区产生电流为主。试求反向饱和电流I0与温度的关系，并求I0随温度的相对变化率(dI0/dT)/I0，同时画出电压一定时的I0~ T曲线。
29、某P+N-N+结的雪崩击穿临界电场εc为32V/μm，当N-区的长度足够长时，击穿电压V B为144V。试求当N-区的长度缩短为3μm时的击穿电压为多少
30、已知某硅单边突变结的内建电势为，当外加反向电压为时测得势垒电容为10pF，试计算当外加正向电压时的势垒电容。
31、某结面积为10 -5cm2的硅单边突变结，当（V bi-V）为时测得其结电容为，试计算该PN结低掺杂一侧的杂质浓度为多少
32、某PN结当正向电流为10mA时，室温下的小信号电导与小信号电阻各为多少当温度为100°C时它们的值又为多少
33、某单边突变P+N结的N区杂质浓度n D= 1016cm-3，N区少子扩散长度L p= 10μm，结面积A= ，外加的正向电压。试计算当N区厚度分别为100μm和3μm时存储在N区中的非平衡少子的数目。
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（）电流与（）电流之比。由于少子在渡越基区的过程中会发生（），从而使基区输运系数（）。为了提高基区输运系数，应当使基区宽度（）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（）偏、集电结（）偏时的（）电流与（）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（）结正偏、（）结零偏时的（）电流与（）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，则其长度方向和宽度方向上的电阻分别为（）和（）。若要获得1kΩ的电阻，则该材料的长度应改变为（）。
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（）结短路、（）结反偏时的（）极电流。
15、I CS是指（）结短路、（）结反偏时的（）极电流。
16、I CBO是指（）极开路、（）结反偏时的（）极电流。
17、I CEO是指（）极开路、（）结反偏时的（）极电流。
18、I EBO是指（）极开路、（）结反偏时的（）极电流。
19、BV CBO是指（）极开路、（）结反偏，当（）→∞时的V CB。
20、BV CEO是指（）极开路、（）结反偏，当（）→∞时的V CE。
21、BV EBO是指（）极开路、（）结反偏，当（）→∞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（）BV CEO ，BV CBO（）BV EBO。
24、要降低基极电阻r bb'，应当（）基区掺杂浓度，（）基区宽度。
25、无源基区重掺杂的目的是（）。
26、发射极增量电阻r e的表达式是（）。室温下当发射极电流为1mA时，r e=（）。
27、随着信号频率的提高，晶体管的αω, βω的幅度会（），相角会（）。
28、在高频下，基区渡越时间τb对晶体管有三个作用，它们是：（）、（）和（）。
29、基区渡越时间τb是指（）。当基区宽度加倍时，基区渡越时间增大到原来的（）倍。
30、晶体管的共基极电流放大系数|αω|随频率的（）而下降。当晶体管的|αω|下降到（）时的频率，称为α的截止频率，记为（）。
31、晶体管的共发射极电流放大系数|βω|随频率的（）而下降。当晶体管的|βω|
下降到β0时的频率，称为β的（），记为（）。
32、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（）。
33、当（）降到1时的频率称为特征频率f T。当（）降到1时的频率称为最高振荡频率f M。
34、当|βω|降到（）时的频率称为特征频率f T。当K pmax降到（）时的频率称为最高振荡频率f M。
35、晶体管的高频优值M是（）与（）的乘积。
36、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。
37、对于频率不是特别高的一般高频管，τec中以（）为主，这时提高特征频率f T的主要措施是（）。
38、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（）。
39、对高频晶体管结构上的基本要求是：（）、（）、（）和（）。
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。
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能带图。
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
4、提高基区掺杂浓度会对晶体管的各种特性，如γ、α、β、C TE、BV EBO、V pt、V A、r bb'等产生什么影响
5、减薄基区宽度会对晶体管的上述各种特性产生什么影响
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、画出包括基极电阻在内的双极型晶体管的简化的交流小信号等效电路。
8、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。
9、写出组成双极晶体管信号延迟时间τec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
10、说明特征频率f T的测量方法。
11、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、画出高频晶体管结构的剖面图，并标出图中各部分的名称。
13、某均匀基区NPN晶体管的W B= 1μm,D B= 20cm2s-1，试求此管的基区渡越时间τb。当此管的基区少子电流密度J nE = 102Acm-2时，其基区少子电荷面密度Q B为多少
14、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如式（3-28）的指数分布，场因子η=6，则其β*变为多少
15、某均匀基区NPN晶体管的W B= 2μm, N B=1017cm-1, D B= 18cm2s-1, τB=5×10–7s，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的正向电压，集电结短路时，该管的J nE和J nC各为多少
16、某均匀基区晶体管的注入效率γ=，若将其发射结改为异质结，使基区的禁带宽度
e GB比发射区的禁带宽度e GE小，则其注入效率γ变为多少若要使其γ仍为，则其有源基区方块电阻R□B1可以减小到原来的多少
17、某双极型晶体管的R□B1= 1000Ω, R□E= 5Ω，基区渡越时间τb=10–9s ,当I B= 时, I C= 10mA，求该管的基区少子寿命τb。
18、某晶体管的基区输运系数β*=，注入效率γ=，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
19、某双极型晶体管当I B1= 时测得I C1 = 4mA，当I B2= 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βO。
20、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|βω|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β0=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τb= × 10-10s,f T=550MHz。当该管的基区宽度减为μm，其余参数都不变时，f T变为多少
24、某高频晶体管的fβ=20MHz，当信号频率为f=100MHz时测得其最大功率增益为K pmax=24，则当f=200MHz时K pmax为多少该管的最高振荡频率f M为多少
25、画出NPN缓变基区晶体管在平衡时和在放大区、饱和区及截止区工作时的能带图。
26、画出NPN缓变基区晶体管在平衡时和在放大区、饱和区及截止区工作时的少子分布图。
27、某晶体管当I B1= 时测得I C1= 4mA，当I B2= 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= 15cm2s-1，以及从发射结注入基区的少子电流密度J nE= cm2。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= μm，基区少子扩散系数D B= 20cm2s-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。
30、对于基区和发射区都是非均匀掺杂的晶体管，试证明其注入效率γ可表为
上式中，Q EO和Q BO分别代表中性发射区和中性基区的杂质电荷总量，D e和D B分别代表中性发射区和中性基区的少子有效扩散系数。
31、已知某硅NPN均匀基区晶体管的基区宽度W B= μm，基区掺杂浓度n B= 1017cm-3，基区少子寿命
t B= 10-7s，基区少子扩散系数D B= 18cm2s-1，发射结注入效率γ= ，发射结面积A e= 104μm2。表面和势垒区复合可以忽略。当发射结上有的正偏压时，试计算该晶体管的基极电流I B、集电极电流I C和共基极电流放大系数α分别等于多少
32、已知某硅NPN均匀基区晶体管的基区宽度W B= μm，基区掺杂浓度n B= 4× 1017cm-3，基区少子寿命
t B= 10-6s，基区少子扩散系数D B= 18cm2s-1，发射结面积A e= 10 -5cm2。
(1) 如果发射区为非均匀掺杂，发射区的杂质总数为Q EO/q= 8×109个原子，发射区少子扩散系数D e= 2cm2s-1，试计算此晶体管的发射结注入效率γ。
(2) 试计算此晶体管的基区输运系数β*。
(3) 试计算此晶体管的共发射极电流放大系数β。
(4) 在什么条件下可以按简化公式
来估算β在本题中若按此简化公式来估算β，则引入的百分误差是多少
33、在N型硅片上经硼扩散后，得到集电结结深x jc= μm，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= μm，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= 15cm2s-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
34、在材料种类相同，掺杂浓度分布相同，基区宽度相同的条件下，PNP晶体管和NPN 晶体管相比，哪种晶体管的发射结注入效率γ较大哪种晶体管的基区输运系数β*较大
35、已知某硅NPN均匀基区晶体管的基区宽度W B= μm，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。
36、有人在测晶体管的I CEO的同时，错误地用一个电流表去测基极与发射极之间的浮空电势，这时他声称测到的I CEO实质上是什么
37、某高频晶体管的fβ= 20MHz，当信号频率f= 100MHz时测得其最大功率增益K pmax= 24。试求：
(1) 该晶体管的最高振荡频率f M。
(2) 当信号频率f为200MHz时该晶体管的K pmax之值。
38、某硅NPN缓变基区晶体管的发射区杂质浓度近似为矩形分布，基区杂质浓度为指数分布，从发射结处的n B(0) = 1018cm-3，下降到集电结处的n B(W B) = 5× 1015cm-3，基区宽度W B= 2μm，基区少子扩散系数D B= 12cm2/s，基极电阻R bb'= 75Ω，集电区杂质浓度n C = 1015cm-3，集电区宽度W C= 10μm，发射结面积A e和集电结面积A C均为
5×10 -4cm2。工作点为：I e= 10mA，V CB= 6V。（正偏的势垒电容可近似为零偏势垒电容的
倍。）试计算：
(1) 该晶体管的四个时间常数t eb、t b、t D、t c，并比较它们的大小；
(2) 该晶体管的特征频率f T；
(3) 该晶体管当信号频率f= 400MHz时的最大功率增益K pmax；
(4) 该晶体管的高频优值M；
(5) 该晶体管的最高振荡频率f M。
39、在某偏置在放大区的NPN晶体管的混合π参数中，假设Cπ完全是中性基区载流子贮存的结果，Cμ完全是集电结空间电荷区中电荷变化的结果。试问：
(1) 当电压V CE维持常数，而集电极电流I C加倍时，基区中靠近发射结一侧的少子浓度n B(0)将加倍、减半、还是几乎维持不变基区宽度W B将加倍、减半、还是几乎维持不变
(2) 由于上述参数的变化，参数R bb'、Rπ、g m、Cπ、Cμ将加倍、减半、还是几乎维持不变
(3) 当电流I C维持常数，而集电结反向电压的值增加，使基区宽度W B减小一半时，n B(0)将加倍、减半还是几乎维持不变
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（）。
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μn比空穴的迁移率μp（），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。 15、阈电压V T的短沟道效应是指，当沟道长度缩短时，V T变（）。 16、在长沟道MOSFET中，漏极电流的饱和是由于（），而在短沟道MOSFET 中，漏极电流的饱和则是由于（）。 17、为了避免短沟道效应，可采用按比例缩小法则，当MOSFET的沟道长度缩短一半时，其沟道宽度应（），栅氧化层厚度应（），源、漏区结深应（），衬底掺杂浓度应（）。 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。 3、什么是MOSFET的衬底偏置效应 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 7、什么是MOSFET的短沟道效应 8、什么是MOSFET的按比例缩小法则 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。 10、某处于饱和区的N沟道MOSFET当V GS= 3V时测得I Dsat = 1mA ，当V GS= 4V时测得 I Dsat = 4mA，求该管的V T 与β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 = ,β= 6×10-3AV-2，求当V DS= 6V，V GS分别为、、、和时的漏极电流之值。 13、某N沟道MOSFET的V T= ,β= 6×10-3AV-2，求当V GS分别为2V、4V、6V、8V和10V 时的通导电阻R on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 = ，电子迁移率为320cm2/，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。 18、某铝栅P沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为n D= 1015cm-3，栅氧化层的厚度为100nm， f MS= ， Q OX/q= 5× 1011cm-2。若要得到的阈电压，应采用沟道区硼离子注入。设注入深度大于沟 道下耗尽区最大厚度，则所需的注入浓度为多少 19、一个以高掺杂P型多晶硅为栅极的P沟道MOSFET，在源与衬底接地时阈电压V T 为。当外加5V的衬底偏压后，测得其V T为。若栅氧化层厚度为100nm，试求其衬底掺杂浓度。 20、某工作于饱和区的N沟道MOSFET当V GS= 3V时测得I Dsat = 1mA ，当V GS = 4V时测得I Dsat = 4mA，试求该管的V T与β之值。 21、若N沟道增强型MOSFET的源和衬底接地，栅和漏极相接，试导出描述其电流-电压特性的表达式。 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，μp= 230cm2V-1s-1。试计算其阈电压V T；并计算出当V GS= -4V时的饱和漏极电流。 23、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。 24、将Z/L= 5，T OX= 80nm，μn= 600cm2V-1s-1的N沟道MOSFET用作可控电阻器。为了要在V DS较小时获得R on= Ω的电阻，（V GS-V T）应为多少这时沟道内的电子面密度Q n/Q为多少 25、试求出习题19中，当外加5V的衬底偏压时，温度升高10°C所引起的阈电压的变化。 26、铝栅P沟道MOSFET具有以下参数：T OX= 120nm，n D= 1× 1015cm-3，Q OX/q= 1011cm-2，L= 10μm， Z= 50μm，μp= 230cm2V-1s-1。试计算当V GS= -2V，V DS= 5V时的亚阈电流I Dsub。 27、某N沟道MOSFET的V T = ，β= 6×10-3AV-2，求当V DS= 6V，V GS分别为、、、和时的跨导之值。 28、导出N沟道MOSFET饱和区跨导g ms和通导电阻R on的温度系数的表达式 1 电子科大高等数学竞赛试题与解答 一、选择题（40分，每小题4分，只有一个答案正确）. 1. 设n n n y z x ≤≤，且0)(lim =-∞ →n n n x y ，则n n z ∞ →lim （ C ） (A) 存在且等于零; (B) 存在但不一定等于零； (C) 不一定存在； (D) 一定不存在. 2. 设)(x f 是连续函数，)()(x f x F 是的原函数，则（ A ） (A) 当)(x f 为奇函数时,)(x F 必为偶函数； (B) 当)(x f 为偶函数时,)(x F 必为奇函数； (C) 当)(x f 为周期函数时,)(x F 必为周期函数； (D) 当)(x f 为单调增函数时,)(x F 必为单调增函数. 3. 设0>a ，)(x f 在),(a a -内恒有2|)(|0)("x x f x f ≤>且，记? -= a a dx x f I )(，则有（ B ） (A) 0=I ; (B) 0>I ; (C) 0 电子科技大学 2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题电子科技大学2016年硕士研究生入学考试初试自命题科目及代码汇总 ?111单独考试政治理论 ?241法语(二外) ?242德语(二外) ?243日语(二外) ?244英语(二外仅日语方向) ?288单独考试英语 ?601数学分析 ?602高等数学 ?613分子生物学 ?615日语水平测试 ?616公共管理综合 ?621英语水平测试 ?622心理学综合 ?623新闻传播理论 ?625宪法学 ?688单独考试高等数学 ?689西方行政史 ?690中国近现代史 ?691政治学原理 ?692数学物理基础?694生物学综合 ?694生物学综合 ?695口腔综合 ?804行政法与行政诉讼法学 ?805新闻传播实务 ?806行政管理综合 ?808金融学基础 ?809管理学原理 ?811大学物理 ?812地理信息系统基础 ?813电磁场与电磁波 ?814电力电子技术 ?815电路分析基础 ?818固体物理 ?820计算机专业基础 ?821经济学基础 ?824理论力学 ?825密码学基础与网络安全 ?830数字图像处理 ?831通信与信号系统 ?832微电子器件 ?834物理化学 ?835线性代数 ?836信号与系统和数字电路 ?839自动控制原理 ?840物理光学 ?845英美文学基础知识及运用 ?846英语语言学基础知识及运用 ?847日语专业基础知识及应用 ?852近代物理基础 ?853细胞生物学 ?854国际政治学 ?855辩证唯物主义和历史唯物主 义 ?856测控通信原理 ?857概率论与数理统计 ?858信号与系统 ?859测控通信基础 ?860软件工程学科基础综合 课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学 中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率ω和波矢建立联系的，即 c h p h E ====υω υ 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率ω和波矢。 1.2 量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数ψ是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用()t r ,ψ表示粒子的德布洛意波的振幅，以()()()t r t r t r ,,,2 ψψψ*=表示波的强度，那么，t 时刻在r 附近的小体积元z y x ???中检测到粒子的概率正比于()z y x t r ???2,ψ。 1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图1.3所示，从能带的观点 来看，半导体和绝缘体都存在着禁 带，绝缘体因其禁带宽度较大 (6~7eV)，室温下本征激发的载流子 近乎为零，所以绝缘体室温下不能 导电。半导体禁带宽度较小，只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，i n p n ==00。对于某一确定的半导体材料，其本征载流子浓度为kT E V C i g e N N p n n ==002 式中，N C ，N V 以及Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。 1.5 什么是施主杂质能级？什么是受主杂质能级？它们有何异同？ ………密………封………线………以………内………答………题………无………效…… 电子科技大学 二零零七至二零零八学年第一学期期末考试 模拟电路基础课程考试题A 卷（120 分钟）考试形式：开卷课程成绩构成：平时10 分，期中30 分，实验0 分，期末60 分 一（20分）、问答题 1．（4分）一般地，基本的BJT共射放大器、共基放大器和共集放大器的带宽哪个最大？哪个最小？ 2．（4分）在集成运算放大器中，为什么输出级常用射极跟随器？为什么常用射极跟随器做缓冲级？ 3．（4分）电流源的最重要的两个参数是什么？其中哪个参数决定了电流源在集成电路中常用做有源负载？在集成电路中采用有源负载有什么好处？ 4．（4分）集成运算放大器为什么常采用差动放大器作为输入级？ 5．（4分）在线性运算电路中，集成运算放大器为什么常连接成负反馈的形式？ ………密………封………线………以………内………答………题………无………效…… 二（10分）、电路如图1所示。已知电阻R S=0，r be=1kΩ，R1∥R2>>r be。 1．若要使下转折频率为10Hz，求电容C的值。 2．若R S≠0，仍保持下转折频率不变，电容C的值应该增加还是减小？ 图1 三（10分）、电路如图2所示。已知差模电压增益为10。A点电压V A=-4V，硅三极管Q1和Q2的集电极电压V C1=V C2=6V，R C=10 kΩ。求电阻R E和R G。 图2 ………密………封………线………以………内………答………题………无………效…… 四（10分）、电路如图3所示。已知三极管的β=50，r be=1.1kΩ，R1=150kΩ，R2=47kΩ，R3=10kΩ，R4=47kΩ，R5=33kΩ，R6=4.7kΩ，R7=4.7kΩ，R8=100Ω。 1．判断反馈类型； 2．画出A电路和B电路； 3．求反馈系数B； 4．若A电路的电压增益A v=835，计算A vf，R of和R if。 图3 课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学 中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率ω和波矢k 建立联系的，即 k n c h p h E ====υ ω υ 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率ω和波矢k 。 1.2 量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数ψ是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用()t r ,ψ表示粒子的德布洛意波的振幅，以 ()()()t r t r t r ,,,2 ψψψ*=表示波的强度，那么，t 时刻在r 附近的小体 积元z y x ???中检测到粒子的概率正比于()z y x t r ???2,ψ。 1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图1.3所示，从能带的观点来看，半导体和绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大(6~7eV)，室温下本征激发的载流子近乎为零，所以绝缘体室温下不 能导电。半导体禁带宽度较小，只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，i n p n ==00。对于某一确定的半导体材料，其本征载流子浓度为kT E V C i g e N N p n n ==002 式中，N C ，N V 以及Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。 1.5 什么是施主杂质能级？什么是受主杂质能级？它们有何异同？ 电子科技大学计算机网络期末试题 .单项选择题（10分）： 1. 在OSI参考模型中，数据链路层的数据服务单元是（ A.帧 B.报文 C.分组 D.比特序列 2. 下列各项中数据单元关系描述错误的是（ A. (N+1 ) _PDU W( N) _SDU< (N-1 ) _SDU B.B. ( N+1 ) _PDU< ( N) _PDU< ( N-1 ) _PDU C. (N+1 ) _SDU< (N) _PDU W( N-1 ) _SDU D.D. (N+1 ) _PDU< ( N ) _PCI< ( N-1 ) _PCI 3. 若信道的复用是以信息在一帧中的时间位置（时隙）来区分，不需要另外的 信息头来标志信息的身份，则这种复用方式为（ A.异步时分复用 B.频分多路复用 C.同步时分复用 D.码分多路复 4. 下列不属于应用层协议的是（ A.UD P B. SNMP C. TELNET D. HTT P 5. 下列叙述错误的是（ A.路由器可以分割冲突域 B.路由器和网桥均能扩展工作站平均带宽 C.网桥可以分割广播域 D.共享式集线器一个端口只能支持一个MAC 地址 二.填空题（24分）： 1. 计算机网络的两大基本功能是 2. 计算机网络从逻辑上划分为 3. 网络协议三要素分别为: 4. 计算机网络中常用的信道分为两大类，其中有线信道所用的传输介质主要是 ，另一类无线信道包括 5. 调制解调器把 为调制，而把 称为解调。 6」Pv6 对IPv4的改进主要在 7.在OSI模型中，端到端的四层是: 三.简答题（20分）： 1.请按照TCP/IP参考模型简述该模型的层次结构及各层的基本功能。 2.简述无连接服务和面向连接服务及其优缺点。 第一章 思考题： 1.1简单解释原子能级和晶体能带之间的联系和区别。 答：在孤立原子中，原子核外面的电子受到这个原子核所带正电荷的作用，按其能量的大小分布在不同的电子轨道上绕核运转。 原子中不同轨道上电子能量的大小 用彼此有一定间隔的横线段组成的 能级图来表示（见图1.1b）。能级的 位置越高，表示该能级上电子的能量 就越大。原子结合成晶体后，一个原 子核外的电子除了受到这个原子核 所带正电荷以及核外电子所带负电 荷的作用以外，还要受到这个原子周 围其它原子所带正负电荷的作用。也 就是说，晶体中的电子是在原子核的 正电荷形成的周期性势场中作如图 1.1（a）中箭头所示的共有化运动。 正因为如此，原来描述孤立原子中电 子能量大小的能级就被分裂成为一 系列彼此相距很近的准连续的能级， 其形状好似一条条反映电子能量大小的带子，故称之为能带，见图1.1（b）。 1.2以硅为例，解释什么是施主杂质和施主能级？什么是受主杂质和受主能级？ 答：以硅为例，见图1.2（a）， 如果在单晶硅中掺入Ⅴ族元素 的杂质磷（P+），磷原子()P将 取代Ⅳ族的硅(Si)原子的位置 而成为所谓的施主杂质。因为 磷原子外层有五个价电子，它 和周围的四个硅原子形成共价 键后还多出一个电子，这个多 余的电子受到磷原子核的微弱 束缚力而绕着该原子核做一定 半径的圆周运动，它只需要吸 收很小的能量（百分之几个电 子伏特）就能挣脱磷原子核的 束缚而成为可以在整个晶体中 运动的准自由电子，原来的磷 原子则成为了磷离子()+P，称 之为正电中心。从电子能量大小的观点来看，导带底能量E C表示导带中速度为零的电子所 电子科技大学 研究生入学试题 科目名称：计算机专业基础 第二部分操作系统 一、单项选择题（在每小题2分，共 20 分） 1．设有n个进程共用一个相同的程序段（临界区），如果每次最多允许m个进程（m≤n）同时进入临界区，则信号量的初值应为（） A.n B.m C.m-n D.-m 2．一个计算机系统，采用多道程序设计技术后，使多道程序实现了（） A.微观上并行 B.宏观上并行 C.微观上和宏观上并行 D.微观上和宏观上串行 3．下面关于检测死锁的叙述错误的是（） A.检测死锁方法对系统资源的分配不加限制，只要有则可以进行分配 B.检测死锁中系统需要反复检测各进程资源申请和分配情况 C.检测死锁是预防系统卷入了死锁 D.检测死锁只能发现死锁,而不能消除死锁 4．用户程序中的输入和输出操作实际上是由（）完成。 A．程序设计语言 B.编译系统 C.操作系统 D.标准库程序 5．计算机系统中判别是否有中断事件发生应是在（）。 A.进程切换时 B.执行完一条指令后 C.执行P操作后 D.由用户态转入核心态时 6. 下面有关作业调度的描述错误的是（）。 A．作业调度是实现从输入井选取作业装入主存储器的工作 B．设计调度程序时应综合考虑，兼顾各个设计原则 C．调度原则应根据系统设计目标来决定 D．作业调度程序设计原则包括公平性、均衡使用资源和极大的流量 7. 不支持程序浮动的地址转换机制是（）。 A.页式地址转换 B.段式地址转换 C.静态重定位 D.动态重定位 8．以下哪种存储管理能提供虚存（）。 A.复盖 B.可重定位分区管理 C.页式 D.分区方式 9．分区的保护措施主要是（）。 A.界地址保护 B.程序状态保护 C.用户权限保护 D.存取控制表保护10．根据作业说明书中的信息，对作业进行控制，称此种作业为（）、 A.计算型作业 B.终端型作业 C.联机作业 D.脱机作业 二、多项选择题（在每小题2分，共 10 分） “微电子器件”课程复习题 一、填空题 1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163 A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（ ）和（ ）。 2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电荷。内建电场的方向是从（N ）区指向（P ）区。 3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。 4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（短），内建电场的最大值就越（大），内建电势V bi 就越（大），反向饱和电流I 0就越（小），势垒 电容C T 就越（ ），雪崩击穿电压就越（低）。 5、硅突变结内建电势V bi 可表为（ ），在室温下的典型值为 （0.8）伏特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒 高度会（降低）。 7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（变宽），势垒区的势垒 高度会（增高）。 8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关 系可表示为（ ）。若P 型区的掺杂浓度173A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（ ）。 9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（高）；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（低）。 10、PN 结的正向电流由（空穴扩散Jdp ）电流、（电子扩散电流Jdn ）电流和（势垒区复合电流Jr ）电流三部分所组成。 11、PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（多子）；PN 结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（少子）。 12、当对PN 结外加正向电压时，由N 区注入P 区的非平衡电子一边向前扩散，一边（复合）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（ ）。 13、PN 结扩散电流的表达式为（ ）。这个表达式在正 向电压下可简化为（ ），在反向电压下可简化为（ ）。 14、在PN 结的正向电流中，当电压较低时，以（复合）电流为主；当电 压较高时，以（扩散）电流为主。 15、薄基区二极管是指PN 结的某一个或两个中性区的长度小于（少子扩 散长度）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（线性）。 考试科目832微电子器件考试形式笔试（闭卷） 考试时间180分钟考试总分150分 一、总体要求 主要考察学生掌握“微电子器件”的基本知识、基本理论的情况，以及用这些基本知识和基本理论分析问题和解决问题的能力。 二、内容 1．半导体器件基本方程 1）半导体器件基本方程的物理意义 2）一维形式的半导体器件基本方程 3）基本方程的主要简化形式 2．PN结 1）突变结与线性缓变结的定义 2）PN结空间电荷区的形成 4）耗尽区宽度、内建电场与内建电势的计算5）正向及反向电压下PN结中的载流子运动情况6）PN结的能带图 7）PN结的少子分布图 8) PN结的直流伏安特性 9）PN结反向饱和电流的计算及影响因素 10）薄基区二极管的特点 11）大注入效应 12）PN结雪崩击穿的机理、雪崩击穿电压的计算及影响因素、齐纳击穿的机理及特点、热击穿的机理13）PN结势垒电容与扩散电容的定义、计算与特点 14）PN结的交流小信号参数与等效电路 15）PN结的开关特性与少子存储效应 2）基区输运系数与发射结注入效率的定义及计算 3）共基极与共发射极直流电流放大系数的定义及计算 4）基区渡越时间的概念及计算 5）缓变基区晶体管的特点 6）小电流时电流放大系数的下降 7）发射区重掺杂效应 8）晶体管的直流电流电压方程、晶体管的直流输出特性曲线图 9）基区宽度调变效应 10）晶体管各种反向电流的定义与测量 11）晶体管各种击穿电压的定义与测量、基区穿通效应12）方块电阻的概念及计算 13）晶体管的小信号参数 14）晶体管的电流放大系数与频率的关系、组成晶体管信号延迟时间的四个主要时间常数、高频晶体管特征频率的定义、计算与测量、影响特征频率的主要因素 电子科大数字电路期末试题半期测验 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 电子科技大学二零零七至二零零八学年第二学期期中考试 “数字逻辑设计及应用”课程考试题 期中卷（120分钟）考试形式：闭卷 考试日期 2008年4月26日 课程成绩构成：平时 20 分， 期中 20 分， 实验 0 分， 期末60 分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合计 一、选择填空题（单选、每空2分，共30分） 1-1．与十进制数 (0. 4375 )10 等值的二进制数表达是 ( A ) A. ( 0.0111 ) 2 B. ( 0.1001 ) 2 C. ( 0.0101 ) 2 D. ( 0.01101 ) 2 1-2． 与十六进制数（FD ．A ）16等值的八进制数是( A )8 A. ( 375.5 )8 B. ( 375.6 )8 C. ( 275.5 )8 D. ( 365.5)8 1-3．与二进制数(11010011) 2 对应的格雷码表达是 ( C ) Gray A. ( 11111010 ) Gray B. (00111010 ) Gray C. ( 10111010 )Gray D. (11111011 ) Gray 1-4．下列数字中与(34.42)8 相同 的是（ B ） A.（011010.100101）2 B.（1 C.88）16 C.（27.56）10 D.（54.28）5 1-5．已知[A]补=（10010011），下列表达式中正确的是（ C ） A. [–A]反=（01101100） B. [A]反=（10010100） C. [-A]原=（01101101） D. [A]原=（00010011） 1-6．一个十六路数据选择器，其选择控制输入端的数量为（ A ） A ．4个 B. 6个 C. 8个 D. 3个 1-7．四个逻辑相邻的最小项合并，可以消去（ B ）个因子。 A. （ 1 ） B. （ 2 ） C. （ 3 ） D.（ 4 ） 1-8．设A 补=（1001），B 补=（1110），C 补=（0010），在下列4种补码符号数的运算中，最不可能产生溢出的是 （ D ） A. [A-C]补 B. [B-C]补 C. [A+B]补 D. [B+C]补 1-9．能够实现“线与”的CMOS 门电路叫（ D ） A. （ 与门 ） B. （ 或门 ） C. （集电极开路门） D. （漏极开路门） 1-10．CMOS 三输入或非门的实现需要（ C ）个晶体管。 A. （ 2 ） B. （ 4 ） C. （ 6 ） D. （ 8 ） 1-11．三态门的三个输出状态分别为：逻辑“1”、逻辑“0”和（ C ） A. （短路） B. （ 5V ） C. （高阻） D. （ 0.3V ） 1-12．与()x y xz ''+等价的逻辑关系为（ D ） A. XYZ B. XY ’+XZ ’ C. XY ’+X ’Z ’ D. XY ’Z 1-13．逻辑式 (),,2,3,4,5A B C ∏ 等价的标准和表达式为（ B ） 微电子器件 钟智勇 办公室：<微电子楼>217室 电话：83201440 E mail: zzy@https://www.360docs.net/doc/eb12700772.html, -mail:zzy@uestc edu cn 8:00--10:00 周二晚上8:00 答疑时间：周二晚上 答疑时间： 教材与参考书 1、教材与参考书 教材： 教材 微电子器件（第3版），陈星弼，张庆中，2011年 参考书 参考书： 1.半导体器件基础，B.L.Anderson, R.L.Anderson, 清华大学出版社，2008年 2.半导体器件基础，Robert F. Pierret, 电子工业出版社，2004年 2半导体器件基础Robert F Pierret电子工业出版社 3.集成电路器件电子学（第三版），Richard S. Muller,电子工业出版社， 2004年 4.半导体器件物理与工艺（第二版），施敏，苏州大学出版社，2002年 5.半导体物理与器件（第三版），Donald A. Neamen, 清华大学出版社， 2003年 6. Physics of Semiconductor Devices( 3th Edition), S M Sze, Wiley- Interscience, 2007 2、学时、成绩构成与考核 总学时数：72学时 其中课堂讲授：60学时，实验：12 学时 成绩构成： 70分期中考试：分平时：10分实验：10 期末考试：70 分、期中考试：10分、平时：10 分、实验：10 分考试形式：闭卷考试 3、课程要求 1、网上只公布教材的标准课件与参阅资料，请做好笔记！ 网址：网络学堂：http://222.197.183.243/wlxt/course.aspx?courseid=0311下载密码i 下载密码：micro 2、请带计算器与作业本上课！ 请带计算器与作业本上课！ 3、鼓励学生学习，以下情况加分（最高加分为5分）： 鼓励学生学习以下情况加分（最高加分为 3.1 完成调研作业并在期末做presentation(ppt)者 3.2 在黑板上完成课堂练习者 3.3 指出教材错误及对教学/教材提出建设性意见者 电子科技大学 《微电子器件》课程教学大纲 课程编号：65030145适用专业：电子科学与技术 集成电路设计与集成系统 学时数：72（含实验12）学分数：4.5 先修课程：《半导体物理》 考核方式：考试 执笔者：张庆中编写日期：2006年4月 一、课程性质和任务 本课程的授课对象是“电子科学与技术（微电子技术方向）”专业和“集成电路设计与集成系统”专业的本科生，属于专业方向选修课。本课程的目的是使学生掌握二极管、双极型与场效应晶体管的基本理论，这些内容都是本领域高级专业技术人员所必须掌握的。本课程同时也是本专业其它后续课程如《集成电路原理》等的先修课程。 二、课程教学内容和要求 1、理论教学（60学时） 基本半导体方程（3学时）： 掌握一维形式的泊松方程、电子与空穴的电流密度方程、电子与空穴的连续性方程，掌握基本半导体方程的主要简化形式。 PN结（18学时）： 了解突变结与线性缓变结、PN结的平衡状态，理解空间电荷区的形成，了解耗尽近似的适用性（自学），掌握内建电场与扩散电势差、PN结在正向及反向电压下的能带图、少子分布与伏安特性，理解正向导通电压、大注入效应，掌握PN结的击穿特性、PN结的势垒电容与扩散电容、交流小信号参数与等效电路、PN结的开关特性。 这部分内容的重点是PN结空间电荷区的形成、耗尽层宽度与扩散电势差的推导与计算、PN结伏安特性的推导、势垒电容与扩散电容的概念及其计算、PN结的交流小信号参数与等效电路、少子存储效应、雪崩击穿的概念及击穿电压的计算。 这部分内容的难点是PN结内建电场的计算、少子分布的推导与少子分布图、大注入时的内建电场与Webster效应、扩散电容表达式的推导、雪崩倍增因子的推导等。 双极型晶体管（25学时）： 了解均匀基区与缓变基区，理解晶体管的基区输运系数与发射结注入效率，掌握晶体管的直流电流放大系数，理解发射区重掺杂效应， 电子科技大学20 -20 学年第 学期期 考试 卷 课程名称：_________ 考试形式： 考试日期： 20 年 月 日 考试时长：____ 分钟 课程成绩构成：平时 %， 期中 %， 实验 %， 期末 % 本试卷试题由_____部分构成，共_____页。 计算、简答、论述、证明、写作等试题模板如下 一、若信号00()cos()X t X t ω=++Θ输入到如下图所示的RC 电路网络上， 其中0X 为[0,1]上均匀分布的随机变量，Θ为[0,2]π上均匀分布的随机变量，并且0X 与 Θ彼此独立，Y (t )为网络的输出。（ 共10分） （1）求Y (t )的均值函数。(3分) （2）求Y (t )的功率谱密度和自相关函数。(4分) （3）求Y (t )的平均功率。(3分) 图 RC 电路网路 （1）RC 电路的传输函数为()1(1)H j j RC ωω=+ ()X t 的均值函数为 ∴ Y (t )的均值函数为 （2） ∴()X t 是广义平稳的。 ∴()X t 的功率谱为： 功率谱传递函数：22 1 |()|H j RC ωω= 1+（） 根据系统输入与输出信号功率谱的关系可得： 求()Y S ω的傅立叶反变换，可得： （3）2222 011 (0)328Y Y P R f R C ==++π 二、若自相关函数为()5()X R τδτ=的平稳白噪声X (t )作用于冲激响应为 ()e ()bt h t u t -=的系统，得到输出信号Y (t )。（ 共10分） （1）求X (t )和Y (t )的互功率谱()YX S ω和()XY S ω。(5分) （2）求Y (t )的矩形等效带宽。(5分) （1）1 ()() ()bt h t e u t H j b j ωω -=?= + （2） 2 2222 552() ()()2Y X b S S H j b b b ωωωωω=?= =?++，25(0)Y S b = 求()Y S ω的傅里叶反变换，得到()Y t 的自相关函数为： 5()2b Y R e b τ τ-= ，5(0)2Y R b = ∴ ()()()()20015/2202025/4 Y eq Y Y Y R b b B S d S S b ωωπ∞= ===?? 三、设有正弦随机信号()cos X t V t ω=，其中0t ≤<∞，ω为常数，V 是[0,1)均匀分布 的随机变量。（共10分） （1）确定4t π ω= 时随机变量()X t 的概率密度函数，并画出其图形；（4分） （2）当2t π ω =时，求()X t 的概率密度函数。（3分） （3）该信号是否严格平稳？（3分） 解：（1）随机信号()X t 的任意两条样本函数如题解图(a)所示： 随机过程在不同时刻是不同的随机变量，一般具有不同的概率密度函数： 当4t πω= 时，()4X πω= ，0(;)240,X x f x others πω<< =?? （2分） 在,4i t ππωω =各时刻，随机变量()i X t 的概率密度函数图形如题解图(b) 所示： 1 10 3π π0 - 1 （2分） 重点与难点 第1章半导体器件基本方程 一般来说要从原始形式的半导体器件基本方程出发来求解析解是极其困难的，通常需要先对方程在一定的具体条件下采用某些假设来加以简化，然后再来求其近似解。随着半导体器件的尺寸不断缩小，建立新解析模型的工作也越来越困难，一些假设受到了更大的限制并变得更为复杂。简化的原则是既要使计算变得容易，又要能保证达到足够的精确度。如果把计算的容易度与精确度的乘积作为优值的话，那么从某种意义上来说，对半导体器件的分析问题，就是不断地寻找具有更高优值的简化方法。要向学生反复解释，任何方法都是近似的，关键是看其精确程度和难易程度。此外，有些近似方法在某些条件下能够采用，但在另外的条件下就不能采用，这会在后面的内容中具体体现出来。 第2章PN结 第2.1节PN结的平衡状态 本节的重点是PN结空间电荷区的形成、内建电势的推导与计算、耗尽区宽度的推导与计算。 本节的难点是对耗尽近似的理解。要向学生强调多子浓度与少子浓度相差极其巨大，从而有助于理解耗尽近似的概念，即所谓耗尽，是指“耗尽区”中的载流子浓度与平衡多子浓度或掺杂浓度相比可以忽略。 第2.2节PN结的直流电流电压方程 本节的重点是对PN结扩散电流的推导。讲课时应该先作定性介绍，让学生先在大脑中建立起物理图象，然后再作定量的数学推导。当PN结上无外加电压时，多子的扩散趋势正好被高度为qV bi的势垒所阻挡，电流为零。外加正向电压时，降低了的势垒无法阻止载流子的扩散，于是构成了流过PN结的正向电流。正向电流的电荷来源是P区空穴和N区电子，它们都是多子，所以正向电流很大。外加反向电压时，由于势垒增高，多子的扩散变得更困难。应当注意，“势垒增高”是对多子而言的，对各区的少子来说，情况恰好相反，它们遇到了更深的势阱，因此反而更容易被拉到对方区域去，从而构成流过PN结的反向电流。反向电流的电荷来源是少子，所以反向电流很小。 本节的难点是对有外加电压时势垒区两旁载流子的运动方式的理解、以及电子（空穴）电流向空穴（电子）电流的转化。 第2.3节准费米能级与大注入效应 本节的重点是PN结在外加正向电压和反向电压时的能带图、大注入条件及大注入条件下的PN结电流公式。 本节的难点是大注入条件下自建场的形成原因。要向学生说明，大注入自建场的推导与前面进行过的非均匀掺杂内建场的推导在本质上是相同的，都是令多子电流密度方程为零而解出电场，这也是分析微电子器件时的一种常用方法。 第2.4节PN结的击穿 本节的重点是利用雪崩击穿临界电场和通过查曲线来求得雪崩击穿电压的方法，以及PN结的实际结构（高阻区的厚度和结深）对击穿电压的影响，这些都是实际工程中的常见问题。 课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率和波矢 k 建立联系的，即 E h h p n k c 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率和波矢k。 1.2量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量 的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用r , t 表示粒子的德布洛意 r ,t 2 r , t 表示波的强度，那么，t 时刻在 r 附近的小体积元 波的振幅，以r ,t x y z 中检测到粒子的概率正比于 2 r ,t x y z 。 1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图 1.3 所示，从能带的观点来看，半导体和 绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大 (6~7eV) ，室温下本征激发的载流子近乎为零，所 以绝缘体室温下不能导电。半导体禁带宽度较小， 只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价 带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的 导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在 一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有 良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，n0 p0 n i。对于某一确定 的半导体材料，其本征载流子浓度为 2 n0 p0 N C N V e E g kT n i 式中， N C，N V以及 Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。 1,文件系统和DBS的最大区别在什么地方,DBS还有哪些特点。2,cpu在不执行任何程序时在做什么。3,根据蓝军白军分析不可能有百分之百的协议。 1:和文件系统相比,数据库文件有什么优点? 2:什么是系统调用.. 3:结合Internet,说明怎么得到有连接和无连接的服务? 1:试述DBMS的数据模型。 2:什么是缓冲?引入缓冲 的作用是什么 ? 3:网络协议的三要素是什么?各起什么作用? 点对点和端到端工作在纳层?工作机制? 2、介绍下有哪些应用数据库? 3、什么是管程? 1,为什么会有程序的空间局部性? 2,比较TCP/UDP 3,DBMS 支持那几种数据模型 1DBMS有哪些数据模型 2父子进程是否可以并发运行 3网络协议的三个核心要素,及概念:3个核心要素就是:协议,服务,接口 1,关系数据库都有那些操作,特点是什么? 2,解释一下网络体系结构,它得实现和理论有什么区别? 3,为了实现重定位需要哪些硬件? 1。网络时延由哪3部分组成?各产生于何处? 2。数据库保护(访问)的内容有哪些? 3。在交互式系统中,非剥夺是不是一个好的策略?why? 什么叫1, 实体 协议 服务 2,INF是啥,数据模式, 3,缓冲的定义,为什么引入 1 数据库管理员的作用是什么 2 系统调用的定义 3 (忘了,没答上来) 红军和白军问题。//怕是此人记错了,当然是蓝军和白军的问题CPU不执行程序的时候干什么(呵呵,我想也是歇着呗!) 死锁是什么? 举例解释一下同步和互斥 还有 关于 管程的 1.DBA的职责是什么? 2.父进程跟子进程能并发执行吗? 3.网络时延又拿几部分组成?各产生于何处? 1,在可变分区管理中,需要哪些硬件机制 2,协议的三要素是什么?请分别说明? 3,数据库的关系操作有哪些?各有什么作用? 1,中断和陷入有什么异同? 2,数据库系统和文件系统相比有什么优点? 3,计算机网络和分布式计算机系统的区别? 1为什么引入多道程序技术? 2TCO/IP网络协议的核心是什么,如何引出“? over everything”和“everything over ?” 3数据库操纵语言举例 1. 用白军和蓝军解释下没有100%可靠的通信。 2. 什么是数据独立性。 3。什么是管态?什么是目态?它们与进程运行状态的关系是什么? 微电子器件基础题 “微电子器件”课程复习题 一、填空题 1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（ ）和（ ）。 2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电 荷。内建电场的方向是从（N ）区指向（P ）区。 3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。 4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（短），内建电场的最大值就 越（大），内建电势V bi 就越（大），反向饱和电流I 0就越（小），势垒电容C T 就越（ ），雪崩击穿电压就越（低）。 5、硅突变结内建电势V bi 可表为（ ），在室温下的典型值为（0.8）伏 特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒高度 会（降低）。 7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（变宽），势垒区的势垒高度 会（增高）。 8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可 表示为（ ）。若P 型区的掺杂浓度173 A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（ ）。 9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平 衡少子浓度（高）；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（低）。 10、PN 结的正向电流由（空穴扩散Jdp ）电流、（电子扩散电流Jdn ）电流和 （势垒区复合电流Jr ）电流三部分所组成。 11、PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（多子）；PN 结的 反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（少子）。 12、当对PN 结外加正向电压时，由N 区注入P 区的非平衡电子一边向前扩散，一边（复合）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（ ）。 13、PN 结扩散电流的表达式为（ ）。这个表达式在正向电压下可简 化为（ ），在反向电压下可简化为（ ）。 14、在PN 结的正向电流中，当电压较低时，以（复合）电流为主；当电压较 高时，以（扩散）电流为主。 15、薄基区二极管是指PN 结的某一个或两个中性区的长度小于（少子扩散长 度）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（线性）。 16、小注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远小于该区的 （平衡多子）浓度，因此该区总的多子浓度中的（非平衡）多子浓度可以忽略。 17、大注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远大于该区的 （平衡多子）浓度，因此该区总的多子浓度中的（平衡）多子浓度可以忽略。 《微电子器件工艺》课程设计报告 班级：电子09-2 学号： 0906040206 姓名：高春旭 指导教师：白立春 N阱硅栅结构的CMOS集成电工艺设计 一．基本要求 设计如下电路的工艺流程 (1)设计上图所示电路的生产工艺流程: (2)每一具体步骤需要画出剖面图; (3)每一个步骤都要求说明,例如进行掺杂时,是采用扩散还是离子注入,需要 解释原因,又如刻蚀,采用的是干法刻蚀,还是湿法刻蚀,这类问题都须详细说明. (4)在设计时,要考虑隔离,衬底选择等问题. (5)要求不少于5页,字迹工整,画图清楚. 二、设计的具体实现 2.1 工艺概述 n阱工艺为了实现与LSI的主流工艺增强型/耗层型(E/D)的完全兼容，n 阱CMOS工艺得到了重视和发展。它采用E/D NMOS的相同的p型衬底材料制备NMOS器件，采用离子注入形成的n阱制备PMOS器件，采用沟道离子注入调整两种沟遭器件的阈值电压。 n阱CMOS工艺与p阱CMOS工艺相比有许多明显的优点。首先是与E/D NMOS工艺完全兼容，因此，可以直接利用已经高度发展的NMOS 工艺技术；其次是制备在轻掺杂衬底上的NMOS的性能得到了最佳化--保持了高的电子迁移率，低的体效应系数，低的n+结的寄生电容，降低了漏结势垒区的电场强度，从而降低了电子碰撞电离所产生的电流等。这个优点对动态CMOS电路，如时钟CMOS电路，多米诺电路等的性能改进尤其明显。 这是因为在这些动态电路中仅采用很少数目的PMOS器件，大多数器件是NMOS 型。另外由于电子迁移率较高，因而n阱的寄生电阻较低；碰撞电离的主要来源—电子碰撞电离所产生的衬底电流，在n阱CMOS中通过较低寄生电阻的衬底流走。而在p阱CMOS中通过p阱较高的横向电阻泄放，故产生的寄生衬底电压在n阱CMOS中比p阱要小。在n阱CMOS中寄生的纵向双极型晶体管是PNP型，其发射极电流增益较低，n阱CMOS结构中产生可控硅锁定效应的几率较p阱为低。由于n阱 CMOS的结构的工艺步骤较p阱CMOS简化，也有利于提高集成密度．例如由于磷在场氧化时，在n阱表面的分凝效应，就可以取消对PMOS的场注入和隔离环。杂质分凝的概念：杂质在固体-液体界面上的分凝作用 ~ 再结晶层中杂质的含量决定于固溶度→ 制造合金结（突变结）；杂质在固体-固体界面上也存在分凝作用 ~ 例如，对Si/SiO2界面：硼的分凝系数约为3/10，磷的分凝系数约为10/1；这就是说，掺硼的Si经过热氧化以后， Si表面的硼浓度将减小，而掺磷的Si 经过热氧化以后， Si表面的磷浓度将增高）。 n阱CMOS基本结构中含有许多性能良好的功能器件，对于实现系统集成及接口电路也非常有利。图A (a)和(b)是p阱和n阱CMOS结构的示意图。 N阱硅栅CMOS IC的剖面图 N离子注入 2.2 现在COMS工艺多采用的双阱工艺制作步骤主要表现为以下几个步骤：电子科大高等数学竞赛试题与解答
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