微电子学概论复习题
《微电子学概论》--Chap
浅能级：离导带或者价带很近，电离能很小； 深能级：离导带或者价带较远，电离能较大；
杂质能级中施主和受主能级的区分方法：
* 如果能级在有电子占据时是电中性，失去 电子后成为正电中心的杂质能级则为施主 能级。 * 如果能级在有电子占据时是负电中心，而 没有电子占据时是电中性的杂质能级则为 受主能级。
5. 本征载流子
二、半导体的基本特性
1. 半导体的结构
原子结合形式：共价键 形成的晶体结构： 构 成 一 个正四
面体， 具 有 金 刚 石 晶 体 结 构
半导体的结合和晶体结构
金刚石结构
化合物半导体，如：GaAs（砷化镓）、 InP （磷化铟） 、ZnS
半导体有元素半导体，如：Si、Ge（锗）
。硅：地球上含ห้องสมุดไป่ตู้最丰富的元素之一，微电子
• 电子的微观运动服从量子力学规律。 • 量子态和能级 其基本特点包含以下两种运动形式： 原子能级 能带
– 电子做稳恒的运动，具有完全确定的能量。 这 固体的能结构
种稳恒的运动状态称为量子态。 相应的能量称 为能级。 – 在一定条件下，电于可以发生从一个量子态转 移到另一个量子态的突变。这种突变称为量子 跃迁。
半导体的能带结构
导带
Eg
价带
价带：0K条件下被电子填充的能量最高的能带 导带： 0K条件下未被电子填充的能量最低的能带 禁带：导带底与价带顶之间能带 带隙：导带底与价带顶之间的能量差
电子和空穴的有效质量m*
半导体中载流子的行为可以等效为自由粒子，但与 真空中的自由粒子不同，考虑了晶格作用后的 等效粒子 有效质量可正、可负，取决于与晶格的作用
产业用量最大、也是最重要的半导体材料。 硅(原子序数14)的物理化学性质主要由最外 层四个电子（称为价电子）决定。每个硅原 子近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间 有一对电子，它们与两个原子核都有吸引作 用，称为共价键。 。化合物半导体：III族元素和V族构成的III-V 族化合物，如，GaAs(砷化镓)，InSb(锑化 铟)，GaP(磷化镓)，InP(磷化铟)等，广泛用 于光电器件、半导体激光器和微波器件。
微电子学概论复习题及答案(详细版)
微电子学概论复习题及答案（详细版）第一章绪论1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。
2．集成电路分类情况如何？双极型PMOSMOS型单片集成电NMOS路CMOS按结构分类BiMOSBiMOS型BiCMOS厚膜混合集成电路混合集成电路薄膜混合集成电路SSIMSI集成电路LSI按规模分类VLSIULSIGSI组合逻辑电路数字电路时序逻辑电路线性电路按功能分类模拟电路非线性电路数字模拟混合电路按应用领域分类第二章集成电路设计1．层次化、结构化设计概念，集成电路设计域和设计层次分层分级设计和模块化设计．将一个复杂的集成电路系统的设计问题分解为复杂性较低的设计级别，这个级别可以再分解到复杂性更低的设计级别；这样的分解一直继续到使最终的设计级别的复杂性足够低，也就是说，能相当容易地由这一级设计出的单元逐级组织起复杂的系统。
从层次和域表示分层分级设计思想域：行为域：集成电路的功能结构域：集成电路的逻辑和电路组成物理域：集成电路掩膜版的几何特性和物理特性的具体实现层次：系统级、算法级、寄存器传输级(也称RTL级)、逻辑级与电路级2．什么是集成电路设计？根据电路功能和性能的要求，在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局优化，设计出满足要求的集成电路。
3．集成电路设计流程，三个设计步骤系统功能设计逻辑和电路设计版图设计4．模拟电路和数字电路设计各自的特点和流程A.数字电路：RTL级描述逻辑综合(Synopy,Ambit)逻辑网表逻辑模拟与验证，时序分析和优化难以综合的：人工设计后进行原理图输入，再进行逻辑模拟电路实现(包括满足电路性能要求的电路结构和元件参数)：调用单元库完成；没有单元库支持：对各单元进行电路设计，通过电路模拟与分析，预测电路的直流、交流、瞬态等特性，之后再根据模拟结果反复修改器件参数，直到获得满意的结果。
由此可形成用户自己的单元库；单元库：一组单元电路的集合；经过优化设计、并通过设计规则检查和反复工艺验证，能正确反映所需的逻辑和电路功能以及性能，适合于工艺制备，可达到最大的成品率。
大学福州大学微电子学概论
填空题1、目前集成电路的最主要材料是硅、锗硅、砷化镓、碳化硅、（磷化铟）。
2、模拟集成电路一般可以分为线性电路和非线性集成电路。
3、集成电路的集成度、集成电路的功耗延迟积、特征尺寸是描述集成电路性能的主要方面。
4、根据集成电路中有源器件的机构类型和工艺技术可以将集成电路分为三类，它们分别为双极集成电路、金属-氧化物-半导体（MOS）集成电路和双极-MOS 混合型即BiMOS 集成电路。
5、光电子器件是光子和电子共同起作用的半导体器件，主要包括三大类：1）将电能转换成光能的半导体电致发光器件；2）以电学方法检测光信号的光电探测器；3）利用半导体内光电效应将光能转换为电能的太阳能电池。
6、可测性设计是指在尽可能少地增加附加引线脚和附加电路，并使芯片性能损失最小的情况下，满足电路可控制性和可观察性的要求。
7、集成电路设计的最终输出是掩模版图，通过制版和工艺流片可以得到所需的集成电路。
8、数字集成电路设计的基本过程功能设计、逻辑和电路设计、版图设计。
9、太阳能电池的工作机理是光生伏特效应，即吸收光辐射而产生电动势。
10、目前集成电路设计中常用的几种主要设计方法包括全定制设计方法、定制设计方法、半定制设计方法、可编程逻辑电路设计方法（包括可编程逻辑器件和现场可编程门阵列方法）。
名词解释1、Wafer晶元。
是生产集成电路所用的载体，多指从拉伸长出的高纯度硅元素晶柱上切下的圆形薄片。
2、IC集成电路。
英文integrated circuit 的缩写。
同时也是半导体元件产品的统称，包括集成电路板、二极管、三极管、特殊电子元件等。
3、Moore Law摩尔定律。
由Intel 公司的创始人之一-高登·摩尔（Gordon E·Moore）在1965 年提出的集成电路产业发展规律预言：集成电路的集成度每3 年增长4 倍，特征尺寸每3 年缩小错误!未找到引用源。
倍。
自该定律发表以来，集成电路产业基本上是按照其预言的速度持续发展的。
《微电子学概论》--B03
描述半导体中静电势的变化规律 静电势由本征费米 能级Ei的变化决定
Ei q
能带向下弯， 静电势增加
方程的形式1
x,t s 0
2
特例： 均匀Si中， 无外加偏 压时， 方程R
s 0
x dx
s
电荷 密度 (x)
可动的 －载流子（n,p)
固定的 －电离的施主、受主
qN
D
N
A
pn
电流连续方程
可动载流 子的守恒
电子：
n 1 jn G R t q
热平衡时：
产生率＝复合率
np=ni2
空穴
p 1 j p G R t q
原子结合形式：共价键
形成的晶体结构： 构 成 一 个正四
面体， 具 有 金 刚 石 晶 体 结 构
北京大学 微电子学研究所
半导体的结合和晶体结构
金刚石结构
半导体有元素半导体，如：Si、Ge 化合物半导体，如：GaAs、InP、ZnS
北京大学 微电子学研究所
2. 半导体中的载流子：能够导电的自由粒子
dn qDn dx
dp qD p dx
爱因斯坦关系:
kT D q
北京大学 微电子学研究所
过剩载流子的扩散和复合
过剩载流子的扩散过程
扩散长度Ln和Lp: L=(D)1/2 过剩载流子的复合机制： 直接复合、间接复合、 表面复合、俄歇复合
北京大学 微电子学研究所
描述半导体器件工作的基本方程
n
p
kT n ln q ni
kT p ln q ni
波耳兹曼关系
微电子技术概论期末试题
《微电子技术概论》期末复习题试卷结构：填空题40分，40个空，每空1分，选择题30分，15道题，每题2分，问答题30分，5道题，每题6分填空题1.微电子学是以实现电路和系统的集成为目的的。
2.微电子学中实现的电路和系统又称为集成电路和集成系统，是微小化的。
3.集成电路封装的类型非常多样化。
按管壳的材料可以分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。
4.材料按其导电性能的差异可以分为三类：导体、半导体和绝缘体。
5. 迁移率是载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度。
6.PN 结的最基本性质之一就是其具有单向导电性。
7.根据不同的击穿机理，PN 结击穿主要分为雪崩击穿和隧道击穿这两种电击穿。
8.隧道击穿主要取决于空间电荷区中的最大电场。
9. PN结电容效应是PN结的一个基本特性。
10.PN结总的电容应该包括势垒电容和扩散电容之和。
11.在正常使用条件下，晶体管的发射结加正向小电压，称为正向偏置，集电结加反向大电压，称为反向偏置。
12.晶体管的直流特性曲线是指晶体管的输入和输出电流-电压关系曲线，13.晶体管的直流特性曲线可以分为三个区域：放大区，饱和区，截止区。
14.晶体管在满足一定条件时，它可以工作在放大、饱和、截止三个区域中。
15.双极型晶体管可以作为放大晶体管，也可以作为开关来使用，在电路中得到了大量的应用。
16. 一般情况下开关管的工作电压为 5V ，放大管的工作电压为 20V 。
17. 在N 型半导体中电子是多子，空穴是少子；18. 在P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
19. 所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。
20. 收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号是模拟信号。
21. 所谓数字信号，指在时间上和幅度上离散取值的信号。
22. 计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。
23. 半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、二极管、晶体管等元器件并具有某种电路功能的集成电路。
微电子学考试题库及答案
微电子学考试题库及答案1、PN结电容可分为过渡区电容和扩散电容两种，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VT的影响为上升。
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结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等几种，其中发生雪崩击穿的条件为V B>6E g/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。
8、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。
答案：见最后附件9、PN结电击穿的产生机构两种；（答案：雪崩击穿、隧道击穿或齐纳击穿。
）10、双极型晶体管中重掺杂发射区目的；（答案：发射区重掺杂会导致禁带变窄及俄歇复合，这将影响电流传输，目的为提高发射效率，以获取高的电流增益。
）11、晶体管特征频率定义；（答案：随着工作频率f的上升，晶体管共射极电流放大系数下降为时所对应的频率，称作特征频率。
）12、P沟道耗尽型MOSFET阈值电压符号；（答案：）13、MOS管饱和区漏极电流不饱和原因；（答案：沟道长度调制效应和漏沟静电反馈效应。
）15、MOSFET短沟道效应种类；（答案：短窄沟道效应、迁移率调制效应、漏场感应势垒下降效应。
）16、扩散电容与过渡区电容区别。
（答案：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、截止频率fT答案：截止频率即电流增益下降到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。
微电子概论复习资料
一、填空题：1、半导体的硅单晶属于 金刚石 结构。
通常IC 所用的硅片是沿硅单晶的 （100）面切割的。
2. 一种半导体材料如果没有掺杂任何杂质，这种材料称为 本征 半导体。
半导体中的载流子包括多子 和 少子 。
P 型Si 半导体中多数载流子为 空穴 ，少数载流子为 电子 。
3. P-N 结二极管的击穿现象可以按照击穿机理分为 雪崩 击穿、隧道击穿。
6. 集成电路制造工艺按照制造有源器件不同可分为双极集成电路工艺和 MOS 集成电路 工艺。
7. SOC 的中文简称为系统芯片。
8．光电子器件是 光子 和半导体中的 电子 相互转换的半导体器件。
光子、电子（1）本征载流子浓度表达式n=p=n i 且n∙p=n i 2（2）质量作用定律表达式:_________，（3）半导体基本方程表达式P35共5个 ， （4）PN 结是动态电荷的平衡区，（5）PN 结正向偏置时以扩散电流为主形成导通，反向偏置时以漂移电流为主形成截止。
跨导定义：特征尺寸：耗尽层：质量作用定律的证明：掺杂半导体中产生率与空穴浓度和电子浓度有关，那么有：***G G r n p n p r=⇒= 在热平衡状态下，平衡载流子产生率和复合率相等，所以：复合率***F F G r n p n p r ==⇒= 对于本征半导体有200*i n p n =热平衡状态下，掺杂半导体载流子都是由本征激发产生的，有00*F G n p r r == 故有，200****i i i F G n p n p n n n p n r r====⇒= 书上课后题两个：（图片均可放大）空穴是怎么形成电流导电的？如果共价键中的电子获得足够的能量，它就可以摆脱共价键的束缚，成为可以自由运动的电子。
这时在原来的共价键上就留下了一个缺位，因为邻键上的电子随时可以跳过来填补这个缺位，从而使缺位转移到邻键上去，所以，缺位也是可以移动的。
这种可以自由移动的空位被称为空穴。
半导体就是靠着电子和空穴的移动来导电的。
微电子概论复习资料
微电子概论复习资料微电子概论复习资料微电子是现代科技的重要组成部分，它涉及到集成电路、半导体器件、电子设备等方面的知识。
作为一门复杂而又广泛的学科，微电子的学习需要掌握一定的基础知识和技能。
本文将从微电子的发展历程、基本概念、主要应用领域以及未来发展趋势等方面进行探讨和复习。
一、微电子的发展历程微电子的发展可以追溯到20世纪50年代，当时人们开始研究和开发集成电路。
随着技术的不断进步，集成电路的规模越来越小，功能越来越强大。
在60年代，人们成功地制造出了第一颗微处理器，这标志着微电子技术的重大突破。
从此以后，微电子技术得到了广泛的应用，电子产品也进入了一个崭新的时代。
二、微电子的基本概念1. 半导体器件：半导体器件是微电子技术的核心，它是指利用半导体材料制造的各种电子器件，如二极管、晶体管、场效应管等。
这些器件具有高速、低功耗、小尺寸等优点，广泛应用于计算机、通信、消费电子等领域。
2. 集成电路：集成电路是将大量的电子器件集成在一块半导体芯片上的电路。
它可以实现多种功能，如存储、处理、控制等。
集成电路的发展推动了电子产品的小型化、高性能化和低成本化。
3. 微处理器：微处理器是一种集成电路，它是计算机的核心部件，负责数据的处理和控制。
微处理器的性能和功能的提升，推动了计算机技术的快速发展。
三、微电子的主要应用领域微电子技术在各个领域都有广泛的应用，下面列举几个主要的应用领域。
1. 通信领域：微电子技术在通信领域的应用非常广泛，如手机、通信基站、光纤通信等。
微电子技术的发展使得通信设备变得小型化、高性能化，提高了通信的效率和质量。
2. 消费电子领域：微电子技术在消费电子领域的应用非常丰富，如电视、音响、相机、游戏机等。
微电子技术的发展使得消费电子产品更加智能化、功能丰富化。
3. 汽车电子领域：随着汽车的智能化和电气化，微电子技术在汽车电子领域的应用越来越广泛。
微电子技术的发展使得汽车具备了更多的功能和安全性，如智能驾驶、车联网等。
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微电子概论习题
第一章绪论
1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。
2．集成电路分类情况如何？
3．微电子学的特点是什么？
4．列举出你见到的、想到的不同类型的集成电路及其主要作用。
5．用你自己的话解释微电子学、集成电路的概念。
6．简单叙述微电子学对人类社会的作用。
第二章半导体物理和器件物理基础
1．什么是半导体？特点、常用半导体材料
2．掺杂、施主/受主、P型/N型半导体
3．能带、导带、价带、禁带
4．半导体中的载流子、迁移率
5．PN结，为什么会单向导电，正向特性、反向特性，PN结击穿有几种
6．双极晶体管工作原理，基本结构，直流特性
7．MOS晶体管基本结构、工作原理、I-V方程、三个工作区的特性
8．MOS晶体管分类
9．载流子的输运有哪些模式？对这些输运模式进行简单的描述。
10．讨论PMOS晶体管的工作原理，写出PMOS管的电流电压方程。
第三章大规模集成电路基础
1．集成电路制造流程、特征尺寸
2．CMOS集成电路特点
3．MOS开关、CMOS传输门特性
4．CMOS反相器特性(电压传输特性、PMOS和NMOS工作区域)
5．CMOS组合逻辑：基本逻辑门、复合门
6．反相器、二输入与非、或非门
7．闩锁效应起因？
第四章集成电路制造工艺
1．集成电路工艺主要分为哪几大类，每一类中包括哪些主要工艺，并简述各工艺的主要作用2．简述光刻的工艺过程
第五章集成电路设计
1．层次化、结构化设计概念，集成电路设计域和设计层次
2．什么是集成电路设计？
3．集成电路设计流程，三个设计步骤
⏹系统功能设计
⏹逻辑和电路设计
⏹版图设计
4．模拟电路和数字电路设计各自的特点和流程
5．版图验证和检查包括哪些内容？如何实现？
6．版图设计规则概念，为什么需要指定版图设计规则，版图设计规则主要内容以及表示方法。
7．集成电路设计方法分类
全定制、半定制、PLD
8．标准单元/门阵列的概念，优点/缺点，设计流程
9．PLD设计方法的特点，FPGA/CPLD的概念
10．试述门阵列和标准单元设计方法的概念和它们之间的异同点。
11．标准单元库中的单元的主要描述形式有哪些？分别在IC设计的什么阶段应用？
12．集成电路的可测性设计是指什么？
第六章集成电路设计的EDA系统
1．ICCAD主要有哪几类，主要作用
2．VHDL语言的用途
3．VHDL设计要素：实体、结构体、配置、程序包和库，各自的概念和作用
4．VHDL并行信号赋值语句的硬件行为模型
5．VHDL描述电路的风格
6．信号、变量的区别
7．什么是进程语句，什么是敏感量表
8．什么是事件，什么是模拟周期
9．如何用VHDL产生信号激励，时钟激励
10．什么是综合？综合过程有几个步骤。
11．什么是电路模拟？其在IC设计中的作用
12．SPICE主要可以完成哪些主要的电路分析
13．试述器件模拟和工艺模拟的基本概念。
14．试述面向事件的模拟算法的基本思路。
15．列出逻辑模拟中的主要延迟模型，并给出简单说明。
16．用SPICE模拟软件模拟一个E/D NMOS反相器的直流输出特性，请写出相应的输入文件。
第七章几种重要的特种微电子器件
1．光电器件主要包括哪几类？
2．半导体发光器件的基本原理是什么？
第八章微机电系统
1．MEMS工艺与微电子工艺技术有哪些区别。
2、列举几种你所知道的MEMS器件，并简述其用途。
第九章微电子技术发展的规律及趋势
1．叙述Moore定律的内容
2．解释等比例缩小定律
3．21世纪硅微电子技术的主要发展方向有哪些？
4．微电子器件的特征尺寸继续缩小的关键技术有哪些？
5．系统芯片的含义是什么？试分析集成电路走向系统芯片的原因和可能性。
补充：
（一共6道大题，满分100分，4月9日19：30～21：00）
1，什么是N型半导体？什么是P型半导体？如何获得？
2，简述晶体管的直流工作原理。
3，简述MOS场效应管的工作特性。
4，CMOS电路的基本版图共几层，都是哪几层？再描述一下COMS工艺流程。
5，专用集成电路的设计方法有哪些？它们有什么区别？
6，影响Spice软件精度的因素有哪些？
08年微电子复试题
1.半导体内部有哪几种电流？写出电流计算公式。
2.晶体管的基极宽度会影响那些参数？为什么？
3.经过那些工艺流程可以实现选择“掺杂”？写出工艺流程。
4.双极ic和mos ic的隔离有何不同？
5.rom有那些编程结构？各有和特点？
6.画出稳压电路的结构图，解释工学原理。
09年微电子复试题
1.pn结的寄生电容有几种，形成机理，对pn结的工作特性及使用的影响？15'
2.什么是基区宽变效应，基区宽变效应受哪些因素影响？15'
3.CMOS集成电路设计中，电流受哪些因素影响？15'
4.CMOS集成电路版图设计中，什么是有比例设计和无比例设计，对电学参数有哪些影响？15'
5.画出集成双极晶体管和集成MOSFET的纵向剖面图，并说明它们的工作原理的区别？20'
6.对门电路而言，高电平噪声容限和低电平噪声容限受哪些因素影响？20'。