微电子器件复习题

一、填空题

1．突变PN 结低掺杂侧的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越 小 ，建电场的最

大值越 大 ，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 大 ，雪崩击穿电压就越 小 。P27

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。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，则建电场的斜率越 大 。

4．若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为183A 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 。

5．某硅突变PN 结的153D N 1.510cm -=⨯，31810.51N -⨯=cm A ，则室温下n0n0p0n p p 、、和p0n 的分别为 、 、 和 ，

当外加0.5V 正向电压时的p p ()n x -和

n n ()p x 分别为 、 ，建电

势为 。

6．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 大 ；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 小 。

7．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 。

8．PN 结的正向电流由 空穴扩散电流 电流、 电子扩散电流 电流和 势垒区复和电流 电流三部分所组成。

9．PN 结的直流电流电压方程的分布为 。

10．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 该区的少子扩散长

度 。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为 线性 ；薄基区二极

管相对厚基区二极管来说，其它参数都相同，则PN 结电流会 大的多 。

11．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。

12．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。

13．势垒电容反映的是PN 结的 微分 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 大 ；外加反向电压越高，则势垒电容就越 小 。

14．扩散电容的物理含义为中性区中 非平衡载流子 随外加电压的变化率；外加

正向电压越高，则势垒电容就越 大 。

15．雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是 和 。

16．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，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 N 区中的 非平衡载流子 电荷。这个电荷的消失途径有两条，即 和 。

17．晶体管的饱和状态是指发射结 正偏 ，集电结 正偏 。

18．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

时的集电极电流与 发射 极电流之比。

19．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

偏时的集电极电流与 基 极电流之比。

20．晶体管的注入效率是指 从发射区注入基区的少子电流I pE 电流与 总的发射极电流

I E 电流之比。为了提高注入效率，应当使 发射 区掺杂浓度远大于 基 区掺杂浓

度。

21．晶体管的基区输运系数是指 基区中到达集电极结的少子电流I pC 电流

与 从发射结刚注入基区的少子电流I pE 电流之比。为了提高基区输运系

数，应当使 基区宽度W B 远小于其扩散长度。

22．晶体管中的少子在渡越 基区 的过程中会发生 复合 ，从而使到达集

电结的少子比从发射结注入基区的少子 小 。

23．I CS 是指 基极和发射极 结短路、 集电 结反偏时的集电极电流。

24．I ES 是指 基极和集电极 结短路、 发射 结反偏时的发射极电流。

25．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 俄歇复合增强 。P99

26．若用同γ和异γ分别代表同质结晶体管和异质结晶体管的注入效率，则同γ < 异γ；

常用的HBT 用SiGe 制作 基 区，用Si 制作 发射 区。P101

27．设半导体材料的方块电阻为100Ω，长度和宽度分别为160μm 和40μm ，则沿长度方

向上的电阻为 ，沿宽度方向上的电阻为 。

28．当集电结反偏增加时，集电结耗尽区宽度会 增宽 基区宽度 变窄 ，从而使集

电极电流 增大 ，这就是基区宽度调变效应（即厄尔利效应）。

29．当ωβ降到1时的频率称为 特征频率f T 。当p max K 降到1时的频率称为 最高振荡频率f M 。

30． f T 代表的是共发射极揭发的晶体管有电流放大能力的频率极限， f M

代表晶体管有功率放大能力的频率极限。

31．N 沟道MOSFET 的衬底是 P 型半导体，源区和漏区是 N+ 型半导体，沟道中的

载流子是 电子 P297

32．P 沟道MOSFET 的衬底是 N 型半导体，源区和漏区是 P+ 型半导体，沟道中的

载流子是 空穴 。P297

33．由于电子的迁移率n μ比空穴的迁移率p μ 大 ，所以在其它条件相同时， N 沟

道MOSFET 的Dsat I 比 P 沟道MOSFET 的大。为了使两种MOSFET 的Dsat I 相同，应当使N 沟道MOSFET 的沟道宽度 < P 沟道MOSFET 的。

34．由于栅氧化层常带 正 电荷，所以 P 型区比 N 型区更容易发生

反型。

35．要提高N 沟道MOSFET 的阈电压V T ，应使衬底掺杂浓度N A 增大 。P303

36．要提高N 沟道MOSFET 的阈电压V T ，应使栅氧厚度 增大 。P303

37．在实际的工艺生产中，通常采用 改变衬底杂质浓度 和 改变栅氧化层 来调节阈值电压。P305

38．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：Dsat I 减小 、on R 增加 、m g 减小 、T f 。

39．在P 沟道MOSFET 中，V T < 0的称为 增强 型；V T > 0的称为 耗尽 型。P297

40．为了提高MOSFET 的跨导，从器件制造角度，应提高 β，即 提高 Z L

， 提高 迁移率 μ ， 减小 栅氧化层的厚度 T OX 。从电路使用角度，应 提高 V GS 。P324

二、问答题

1．简述PN 结耗尽区（空间电荷区）的形成机制。P9

答：P 区与N 区接触后，由于存在浓度差的原因，结面附近的空穴将从浓度高的P 区

向浓度低的N 区扩散，在P 区留下不易扩散的带负电的电离受主杂质，结果使得在结面的P 区一侧出现负的空间电荷；同样地，结面附近的电子从浓度高的N 区向浓度低的P 区扩散，在N 区留下带正电的电离施主杂质，使结面的N 区一侧出现正的空间电荷。

2．简要叙述PN 结势垒电容和扩散电容的形成机理及特点。P56,P64

PN 结的扩散电容是因为外加电压的变化，结的界面两边少数载流子的积累或抽取形成

的。

势垒电容是由于结两边空间电荷区宽度随外加电压的变化而变化形成的。