《微电子器件》第三版习题讲解
微电子器件基础第七章习题解答
Pt电位低于N型半导体电位，半导体表面形成N型阻挡层
4、
N A 1017 cm3 , 4.13eV
P型硅功函数 Ws Eg EFp E
Ws
Eg
E0 Ec
p0 N A N e E Fp
E Fp E k 0T
E Fp E
N 6 1018 E k 0T ln 0.026ln 0.11eV 17 NA 10
Al电位高于N型半导体电位，半导体表面形成N型反阻挡层
不考虑界面态，与Au接触的接触电势差，
VD
WAu Ws 5.2 4.2 1.0V q q
Au电位低于N型半导体电位，半导体表面形成N型阻挡层
不考虑界面态，与Pt接触的接触电势差，
VD
WPt Ws 5.43 4.2 1.23V q q
Al-Cu
Au-Cu W-Al
( EF )m
Cu-Ag
Al-Au Mo-W Au-Pt
VD 0.32V VD 0 VD 1.02V VD 0.29V VD 0.23V
VD 0.12V Al电位高于Cu电位 VD 0.9V Cu电位高于Au电位
5、
Wm 2.5eV
红光波长 760 nm ，对应光子能量，
6.625 1034 3 108 h 1.63eV Wm 9 19 760 10 1.6 10 hc
红光照射金属时，不能从金属中激发光电子到真空中。
紫光波长 430 nm ，对应光子能量，
6.625 1034 3 108 h 2.89eV Wm 9 19 430 10 1.6 10 hc
微电子器件原理习题讲解1
参考《晶体管原理与设计》第3章
10.5*、（a）一个双极晶体管工作于正向有源区， 基极电流iB=6.0μ A，集电极电流iC=510μ A。计 算β ，α 和iE。（b）对于iB=50μ A，iC=2.65mA， 重复（a）。
7、多晶硅发射极晶体管的优越性？
扩散晶体管： 1.器件纵向尺寸按比例减少，当发射结结深XjE减小到 200nm以下时， XjE小于发射区少子的扩散长度，这将导致 基极电流增大，电流增益下降。 2.纵向尺寸按比例减少，基区宽度减少，这将导致穿通现 象发生。虽然解决这个问题可以使用增加基区掺杂浓度的方 法，但是这将引起晶体管电流放大倍数的下降。
(2)
0
XB=1m
将各数值代入公式可得基区电子浓 度梯度为：2.25×1015cm-4
（2）基区电子浓度为理想化的线性分布，集电 极电流可以以扩散电流的形式如下 扩散系数及AE 均为已知 将各参数值代入得Ic=0.647μ A
(4)
dnB I C qDn ABE dx
（3）基极电流分两部分，基区注入发射区的空穴 和基区少子电子和多子空穴的复合。理想情况下忽 略后者。
2 ( PP / DnBnieB )dx
②、浅发射区
0
0
-WE
2 2 ( N E / DPE nieE )dx N E ( WE ) / nieE ( WE ) S P
WB
0
2 ( PP / DnB nieB )dx
影响因素： 发射区掺杂浓度；发射区中空穴扩散长度DPE和基区中电 子扩散长度；准中性基区和发射区宽度；发射区空穴扩散 系数；发射区空穴表面复合速率SP；基区空穴浓度；重掺 杂效应下发射区和基区中有效本证载流子浓度和发射区本 证载流子浓度。
电子科技大学《微电子器件》课程重点与难点
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 b.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。
微电子器件基础第六章习题解答课件
垒 区
电 子 扩
N 中
散性
区区
反向小注入下，P区接电源负极，N区接电源正 极，势垒区电场强度增加，空间电荷增加，势垒 区边界向中性区推进。
势垒区与N区交界处空穴被势垒区强电场驱向P 区，漂移通过势垒区后，与P区中漂移过来的空 穴复合。中性N区平衡空穴浓度与势垒区与N区 交界处空穴浓度形成浓度梯度，不断补充被抽取 的空穴，对PN结反向电流有贡献。
注入空穴在N区与势垒区交界处堆积，浓 度比N区平衡电子浓度高，形成浓度梯度， 产生流向中性N区的空穴扩散流，扩散过 程中不断与中性N区漂移过来的电子复合， 经过若干扩散长度后，全部复合。
3、 解、
VR
P
N
IR
n p0 np
pn0
pn
xp 0 x n
x
JR(JpJn)
Jp
Jn
P空
中穴 势
性 区
扩 散 区
k0T q
2 i
np
2
npp1Ln
1
nLp
kq0Tnpi212
n p
1
pLn
1
nLp
kq0Tbb1i22
5、 解、 硅突变PN结，
n 5 c ,p m 1 1 6 s ;0 p 0 . 1 c ,n m 5 1 6 s 0
N区、P区多子浓度， nn0nq 1n51.611 0 1913 59.0 31104 cm 3 pp0pq 1p0.11.61 1 0 19501 0.31107 cm 3
正向小注入下，忽略势垒区复合和表面复合，空穴电流密度等于势垒区 与空穴扩散区交界处的空穴扩散电流密度，电子电流密度等于势垒区与电 子扩散区交界处电子扩散电流密度，
Jp qDp ddpn xx xxn qDp pLnp0ekq0TV1 Jn qD n ddnp xx xxp qD n nLpn0ekq0TV1
微电子器件期末复习题含答案
（复合损失使小于 1β0*
小于 1）、
（时间延迟使相位滞后）和（渡越时间的分散使|βω*|减小）
。
53、基区渡越时间 b 是指（从发射结渡越到集电结所需要的平均时间）
。当基区宽度加
倍时，基区渡越时间增大到原来的（2）倍。
54、晶体管的共基极电流放大系数 随频率的（增加）而下降。当晶体管的 下
比例增大，使注入效率下降。
微电子器件（第三版）陈星弼
电子科技大学中山学院/——4
陈卉/题目 王嘉达/答案
答案为个人整理，如有错误请 仔细甄别 ！ 厚德 博学 求是 创新
34、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（注入效率）
，反
而会使其（下降）
。造成发射区重掺杂效应的原因是（发射区禁带变窄）和（俄歇
（提高）基区掺
杂浓度。[P90]
47、比较各击穿电压的大小时可知，BVCBO（大于）BVCEO ，BVCBO（远大于）BVEBO。
48、要降低基极电阻 rbb ，应当（提高）基区掺杂浓度，
（提高）基区宽度。
49、无源基区重掺杂的目的是（为了降低体电阻）
。
微电子器件（第三版）陈星弼
电子科技大学中山学院/——5
降到（
0
）时的频率，称为 的截止频率，记为（
2
f
）。
55、晶体管的共发射极电流放大系数 随频率的（增加）而下降。当晶体管的 下
降到
1
0 时的频率，称为 的（截止频率），记为（ f ）。
2
56、当 f f 时，频率每加倍，晶体管的 降到原来的（½）
微电子器件 (附答案) (第三版)
kT ln ND= NA
q
ni2
=q 1.6 ×10−19 C,= εS 1.045×10−12 F cm ,
代入 | Emax |中，得：| Em= ax | 1.52 ×104 V cm
shanren
0.757 V,
8、(1)
N
I
P
−xi1 − xn −xi1 0 xi2
xi2 + xp
在 N型区，= dE1 dx
shanren
6、
ND2
ND1
由平衡时多子电流为零
Jn
=
qDn
dn dx
+
qµn nE
=
0
得： E =− Dn ⋅ 1 ⋅ dn =− kT ⋅ 1 ⋅ dn =− kT ⋅ d ln n
µn n dx
q n dx
q dx
∫ Vbi
= − ND1 Edx ND2
= kT ln n | q
ND1 ND2
− Emax
+
E
(
x)
= q N
εs
D
x
当 x = xn 时，E(x) = 0，因此
Emax
=
−q
εs
ND xn ，于是得：
E ( x=)
q
εs)
ND
(0 ≤ x ≤ xn )
shanren
（2-5a）
3、
(1)
Vbi
= kT ln N q
A ND ni2
= 0.026× ln
5 ×1032 2.25 ×1020
2
=
3.40×10−5 cm
shanren
4、
微电子器件基础题13页word文档
微电子器件基础题13页word文档“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）。
《微电子器件》题集
《微电子器件》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种材料常用于制造微电子器件中的晶体管？A. 硅（Si）B. 铜（Cu）C. 铝（Al）D. 铁（Fe）2.在CMOS逻辑电路中，哪种类型的逻辑门在输入为高电平时导通？A. NAND门B. NOR门C. AND门D. OR门3.以下哪个参数描述的是二极管的电流放大能力？A. 击穿电压B. 反向电流C. 电流放大系数D. 截止频率4.在集成电路制造中，哪种工艺步骤用于定义晶体管和其他元件的几何形状？A. 氧化B. 扩散C. 光刻D. 金属化5.MOSFET器件中，栅极电压对沟道电流的控制是通过什么机制实现的？A. 欧姆定律B. 量子隧穿效应C. 电场效应D. 热电子发射6.下列哪项技术用于减小集成电路中的寄生电容和电阻？A. SOI技术B. BICMOS技术C. CMOS技术D. TTL技术7.在半导体存储器中，DRAM与SRAM相比，主要缺点是什么？A. 成本高B. 速度慢C. 需要定期刷新D. 功耗高8.下列哪种类型的二极管常用于微波电子器件中？A. 肖特基二极管B. 光电二极管C. 变容二极管D. 整流二极管9.集成电路的特征尺寸越小，通常意味着什么？A. 集成度越低B. 性能越差C. 功耗越高D. 制造成本越高10.在半导体工艺中，哪种掺杂技术用于形成P-N结？A. 离子注入B. 扩散C. 外延生长D. 氧化二、填空题（每空2分，共20分）1.在CMOS逻辑电路中，当输入信号为低电平时，PMOS晶体管处于______状态，而NMOS晶体管处于______状态。
2.二极管的正向电压超过一定值时，电流会急剧增加，这个电压值称为二极管的______电压。
3.在集成电路制造中，______步骤用于形成晶体管的栅极、源极和漏极。
4.MOSFET器件的沟道长度减小会导致______效应增强，从而影响器件的性能。
5.DRAM存储单元由一个晶体管和一个______组成。
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部分物理常数：
q 1.6 1019 C, kT q 0.026V (T 300k),
S (Si) 11.8 8.854 1014 1.0451012 F cm ,
EG (Si) 1.09eV, ni (Si) 1.5 1010 cm3,
S (Ge) 16 8.854 1014 1.417 1012 F cm ,
2
1
1
1.1251011(s)
8、以 NPN 管为例，当基区与发射区都是非均匀掺杂时， 由式（3-33a）和式（3-33b），
JnE
qDBni2
WB 0
NBdx
exp
qVBE kT
1
AE q 2 DBni2 QBO
exp
qVBE kT
1
JpE
qDE ni2
WE 0
NEdx
exp
式中，
1
1 2
WB LB
2
1
WB2
2DB B
0.9986
将 AE 104 μm2 ， 0.9986, q 1.6 1019 C,
DB 18cm2 s1, ni 1.51010 cm3, WB 0.7 104 cm，
NB 1017 cm3,
VBE 0.7 V,
kT 0.026 V 之值代入， q
WB dWB dVCE
式中，dWB dxdB , VCE VCB VBE
因
VBE
保持不变，所以 dVCE
dVCB ,
于是：VA
WB dxdB dVCB
1
xdB
2s N
qNB
C
(
(Vbi VCB ) NC NB)
2
1
dxdB dVCB
2qNB
(NC
s NC
NB )(Vbi
2
VCB
得：IC 4.55 (mA)
0.9936,
1
155,
IB
IC
0.029 (mA)
10、
(1)
1
DEWB NB
DB
WE 0
NEdx
1
DE ABqWB NB
DB ABq
WE 0
NEdx
1 QBO DE QEO DB
式中，QBO ABqWB NB 3.2 1011C, QEO 1.28109 C，
E1
E3
xi1 xn xi1 0 xi2
x
xi2 xp
在
x
xi1 处，E1
Emax
q
s
ND xn ,
由此得：xn
s Emax
qND
在
x
xi2 处，E3
Emax
q
s
NA xp
,
由此得：xp
s Emax
qNA
(2) 对于无 I 型区的PN结：
xi1 0,
xi2 0,
E1
q
s
ND (x
xn ),
Vcm-1
(2)
xp
S
qNA
Em
Emax
5.67 106 cm
1
xd
xp
xn
S
qN0
Emax
2Vbi Emax
2SVbi
qN0
2
3.40105 cm
4、
1
1
1
1
xd
2S
qN0
Vbi
V
2
2S
qN0
Vbi
V
2
Vbi Vbi
2
xd0
DE 2cm2s1, DB 18cm2s1, 代入 中，得： 0.9972
(2) 1 WB2 0.9999 2DB B
(3) 0.9971， 344 1
(4) 当由基区输运造成的亏损非常小时，可假设 1，这时
可用 ' QEODB 来代替 。
QBO DE
' QEODB 360, 误差为： | e | | ' | 4.7%
qV kT
1
Jdp Ln Dp NA Ln p NA 1 Jdn Lp Dn ND Lp n ND
24、 PN 结的正向扩散电流为
I
I0
exp
qV kT
式中的 I0 因含 ni2 而与温度关系密切，因此正向扩散电流可表为
I
C1ni2
exp
qV kT
C2
exp
EG kT
qV
于是 PN 结正向扩散电流的温度系数与相对温度系数分别为
EG (Ge) 0.66eV, ni (Ge) 2.4 1013cm3,
OX 3.98.854 1014 3.4531013 F cm
第2章
1 、在 N 区耗尽区中，高斯定理为：
Ñ r
E
r gdA
q
A
s
V NDdv
取一个圆柱形体积，底面在 PN 结的冶金结面（即原点）处，
面积为一个单位面积，顶面位于 x 处。则由高斯定理可得：
100
6、
由
J nE
qDBnB (0) , WB
可得：nB (0)
J nEWB qDB
,
将
JnE 0.1Acm2 , WB 2 104 cm, q 1.6 1019 C, DB 15cm2 s1
之值代入，得： nB (0) 8.331012 cm3
又由
nB (0)
np0
exp
qVBE kT
ni2 NB
exp
qVBE kT
，
得：VBE
kT q
ln nB (0)NB , ni2
将
kT q
、nB
(0)、NB
及 ni
之值代入，
得：VBE 0.55V
已知：
1
1 2
WB LB
2
1 WB2
2DB n
,
将n
106 s 及 WB 、DB
之值代入，得： 0.9987。
7、
b
WB2 2DB
ND1 Edx
ND2
kT q
ln n | ND1
ND2
kT q
ln
N D1 ND2
将 kT q
0.026V ,
ND1 11020 cm3,
ND2 11016 cm3
代入，得：Vbi 0.026 ln(104 ) 0.24 V
7、由第 6 题：
E kT 1 dn kT 1 dN (x) q n dx q N (x) dx
xi
0，得：Emax
2qN0Vbi
s
2
当 xi 增大时，Emax 减小, 当 xi 时，Emax 0
20、
已知： 由于
因此
p qp NA p NA 1 n qn ND n ND
J dp
qDp ni2 Lp ND
exp
qV kT
1
J dn
qDn ni2 Ln NA
exp
exp
qVBE kT
1
1
ro
IC VCE
VBE
AE qDB ni 2
exp
qVBE kT
1
NB
(WB
)
dWB dVCE
WB 0
NBdx
2
IC
NB (WB )
WB
dWB dVCE
0 NBdx
IC VA
WB
VA 0 NBdx
N
B
(WB
)
dWB dVCE
对均匀基区，VA
CT
10
3.6 0.4
10
9 30 (pF)
39、
IF
I0
exp
qV kT
gD
dI F dV
qI F kT
当 T 300K 时,
kT q
0.026 V,
对于 IF 10 mA 0.01 A，
gD
10 26
0.385 s,
rD
1 gD
2.6
在 100C 时，kT 0.026 373 0.0323V,
1
xdB W xdB
2
144
1
9
3 9
2
80V
34、
已知对于单边突变结，
1
CT
A
s qN
2(Vbi
0
V
)
2
Vbi
K V
1
2
当 Vbi 0.6 V,
V 3V 时， CT
K 10 pF , 由此可得 3.6
K 10 3.6, 因此当 V 0.2 V时，
WB2 2L2B
2
1
1
这时
β0 与 β 也有类似的关系 。
Vbi Vbi
V
2
当 V 3Vbi 时，xd 2 xd0 当 V 8Vbi 时，xd 3 xd0
6、
ND2
ND1
由平衡时多子电流为零
Jn
qDn
dn dx
qnnE
0
得： E Dn 1 dn kT 1 dn kT d ln n
n n dx
q n dx
q dx
Vbi
q 1.61019 C, S 1.0451012 F cm ,
代入 | Emax |中，得：| Emax | 1.52 104 V cm
8、(1)
N
I
P
xi1 xn xi1 0 xi2
xi2 xp
在 N型区，
dE1 dx
q
s
ND
,
E1
q
s