微电子器件课程复习题

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(316105.1-⨯=cm N A )和(314105.1-⨯=cm N A )。

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。[发生漂移运动,空穴向P 区,电子向N 区]

3、当采用耗尽近似时,N 型耗尽区中的泊松方程为(D S E u q dx d ε=→

)。由此方程可以看出,掺杂浓度越高,则内建电场的斜率越(大)。

4、PN 结的掺杂浓度越高,则势垒区的长度就越(小),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)[P20],势垒电容C T 就越( 大 ),雪崩击穿电压就越(小)。

5、硅突变结内建电势V bi 可表为(2ln i

D A bi n N N q KT v =)P9,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(增大),势垒区的势垒高度会(提高)。

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()exp()(0KT

qv p p p n x n =-)P18。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(3251035.7-⨯cm )。

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(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)。

10、PN 结的正向电流由(空穴扩散)电流、(电子扩散)电流和(势垒区复合)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(e 分之一)。

13、PN 结扩散电流的表达式为(]1)[exp(0-=+=KT

qv dn dp d I J J J )。这个表达式在正向电压下可简化为()exp(0KT

qv d J J =),在反向电压下可简化为(J J d -=)。 14、在PN 结的正向电流中,当电压较低时,以(势垒区复合)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(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(线性分布)。

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。

18、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 )。P44

19、扩散电容反映的是PN 结的(非平衡载流子)电荷随外加电压的变化率。正向电流越大,则扩散电容

就越(大);少子寿命越长,则扩散电容就越(大)。P51

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(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(反向电流的抽取)和(少子自身的复合)。

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(降低少子寿命)和(加快反向复合)。

(减薄轻掺杂区的厚度)

22、PN 结的击穿有三种机理,它们分别是(雪崩击穿)、(齐纳击穿)和(热击穿)。

23、PN 结的掺杂浓度越高,雪崩击穿电压就越(小);结深越浅,雪崩击穿电压就越(小)。

24、雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是(10→⎰dx i rd α)和(足够小max

min qE E G d =)。P41 25、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(从发射结刚注入基区的少子)电

流之比。P67由于少子在渡越基区的过程中会发生(复合),从而使基区输运系数(小于1)。为了提高基区输运系数,应当使基区宽度(远小于)基区少子扩散长度。

26、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)。

27、晶体管的注入效率是指(从发射区注入基区的少子)电流与(总的发射极)电流之比。P69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。

28、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。

29、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。

30、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(减小)基区宽度,(降低)基区掺

杂浓度。

31、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(Ω500)和(Ω20)。若要获得1K Ω的电阻,则该材料的长度应改变为(m μ600)。

32、在缓变基区晶体管的基区中会产生一个(内建电场),它对少子在基区中的运动起到(加速)的作

用,使少子的基区渡越时间(减小)。

33、小电流时α会(减小)。这是由于小电流时,发射极电流中(势垒区复合电流)的比例增大,使注

入效率下降。

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(俄歇复合增强)。P76

35、在异质结双极晶体管中,发射区的禁带宽度(大)于基区的禁带宽度,从而使异质结双极晶体管的

(注入效率)大于同质结双极晶体管的。P79

36、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(不变)。但实际情况下集

电极电流随集电结反偏增加而(增加),这称为(基区宽度调变)效应。P83

37、当集电结反偏增加时,集电结耗尽区宽度会(变宽),使基区宽度(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)。P83

38、I ES 是指(集电结)短路、(发射)结反偏时的(发射)极电流。

39、I CS 是指(发射结)短路、(集电结)反偏时的(集电)极电流。

41、I CBO 是指(发射)极开路、(集电)结反偏时的(集电)极电流。

41、I CEO 是指(基)极开路、(集电)结反偏时的(集电)极电流。

42、I EBO 是指(集电极)极开路、(发射)结反偏时的(发射)极电流。

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

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

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

46、基区穿通是指当集电结反向电压增加到使耗尽区将(基区)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(增加)基区宽度、(提高)基区掺杂浓度。P90

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

48、要降低基极电阻bb r ',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)。

50、发射极增量电阻r e 的表达式是(E

q KT Γ=e R )。室温下当发射极电流为1mA 时,r e =(Ω26)。 51、随着信号频率的提高,晶体管的ωα、ωβ的幅度会(下降),相角会(滞后)。

52、在高频下,基区渡越时间b τ对晶体管有三个作用,它们是:(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 τ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ωα随频率的(增加)而下降。当晶体管的ω

α下降到(20α)时的频率,称为α的截止频率,记为(αf )。

55、晶体管的共发射极电流放大系数ωβ随频率的(增加)而下降。当晶体管的ωβ下降到02

1β时的频率,称为β的(截止频率),记为(βf )。

56、当βf f >>时,频率每加倍,晶体管的

ω

β降到原来的(一半);最大功率增益p max K 降到原来的(四分之一)。 57、当(电流放大系数ω

β)降到1时的频率称为特征频率T f 。当(晶体管最大功率max p )降到1时

的频率称为最高振荡频率M f 。

58、当ωβ降到(1)时的频率称为特征频率T f 。当p max K 降到(1)时的频率称为最高振荡频率M f 。

59、晶体管的高频优值M 是(功率增益)与(带宽)的乘积。

60、晶体管的高频小信号等效电路与直流小信号等效电路相比,增加了三个元件,它们是(集电结势垒

电容)、(发射结势垒电容)和(发射结扩散电容)。

61、对于频率不是特别高的一般高频管,ec τ中以(b

I )为主,这时提高特征频率T f 的主要措施是(减小基区宽度)。

62、为了提高晶体管的最高振荡频率M f ,应当使特征频率T f (增大),基极电阻bb r '(降低),集电

结势垒电容TC C (降低)。

63、对高频晶体管结构上的基本要求是:(尺寸小)、(结深浅)、(线条细)和(非工作基区重掺杂)。

64、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)。

65、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)。

66、当GS T V V =时,栅下的硅表面发生(强反型),形成连通(源)区和(漏)区的导电沟道,在DS

V 的作用下产生漏极电流。

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

(大)。

68、在N 沟道MOSFET 中,T 0V >的称为增强型,当GS 0V =时MOSFET 处于(截止)状态;T 0

V <的称为耗尽型,当GS 0V =时MOSFET 处于(导通)状态。

69、由于栅氧化层中通常带(正)电荷,所以(P )型区比(N )型区更容易发生反型。

70、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),使栅氧化层厚度T ox (减薄)。

71、N 沟道MOSFET 饱和漏源电压Dsat V 的表达式是(T GS V V -)。当DS Dsat V V ≥时,MOSFET 进入( 饱

和)区,漏极电流随DS V 的增加而(不变)。

72、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(小于)P 沟道MOSFET 的。

73、当N 沟道MOSFET 的GS T V V <时,MOSFET (不)导电,这称为(增强型)导电。

74、对于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:T V (减小)、Dsat I (减小)、on R (增大)、m g (减小)。

75、由于源、漏区的掺杂浓度(大)于沟道区的掺杂浓度,所以MOSFET 源、漏PN 结的耗尽区主要向

(衬底)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(严重)。

76、MOSFET 的跨导g m 的定义是(转移特性曲线的斜率),反映了(栅源电压)对(漏极电流)的控

制能力。

77、为提高跨导g m 的截止角频率m g ω,应当(增大)μ,( 减小)L ,(增大)V GS 。

78、阈电压T V 的短沟道效应是指,当沟道长度缩短时,T V 变(减小)。

79、在长沟道MOSFET 中,漏极电流的饱和是由于(沟道夹断),而在短沟道MOSFET 中,漏极电流的饱

和则是由于(载流子漂移速度的饱和)。

80、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

(增大),栅氧化层厚度应(减小),源、漏区结深应(增大),衬底掺杂浓度应( 增大)。

二、问答题

1、简要叙述PN 结空间电荷区的形成过程。 在PN 结中,由于自由电子的扩散运动和内电场导致的漂移运动,使PN 结中间的部位(P 区和N 区交界面)产生一个很薄的电荷区

2、什么叫耗尽近似?什么叫中性近似?

空间电荷区的自由载流子已完全扩散掉,即完全耗尽,电离杂质构成空间电荷区内电荷的唯一来源;耗尽区以外区域中的多子浓度仍等于电离杂质浓度,因此这部分区域保持了完全的电中性。

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。 当半导体内的杂质从受主杂质突变为施主杂质时,称为突变结。如果一边的掺杂浓度远大于另一边,则p-n 结势垒区主要是在轻掺杂一边,这种突变结即称为单边突变结。在一定条件下,假设冶金结附近的杂质浓度是随距离进行线性变化的,这称为线性缓变结。

4、PN 结势垒区的宽度与哪些因素有关?

掺杂浓度和温度

5、写出PN 结反向饱和电流I 0的表达式,并对影响I 0的各种因素进行讨论。

=J0*A,主要取决于半导体材的种类、掺杂浓度和温度。半导体材料的禁带宽度越大,则反向饱和电流越小,锗的J0最大,硅次之,砷化镓的最小;掺杂浓度越高,J0越小;温度越高,J0越大。

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。

所谓大注入,就是注入到半导体中的非平衡少数载流子浓度p n ∆接近或者超过原来的平衡多数载流子浓度0p p (~掺杂浓度)时的一种情况。所谓小注入就是注入的非平衡少数载流子浓度p n ∆远小

于原来的平衡多数载流子浓度

0p p (~掺杂浓度)的状态。 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。

势垒电容:势垒区是积累空间电荷的区域,当电压变化时,就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化,这样所表现出的电容是势垒电容。 扩散电容:为了形成正向电流(扩散电流),注入P 区的少子(电子)在P 区有浓度差,越靠近PN 结浓度越大,即在P 区有电子的积累。同理,在N 区有空穴的积累。正向电流大,积累的电荷多。这样所产生的电容就是扩散电容CD 。

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、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。

12、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?

13、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?

14、提高基区掺杂浓度会对晶体管的各种特性,如 γ、α、β、TE C 、EBO BV 、pt V 、A V 、bb r '

等产生什么影响?

15、减薄基区宽度会对晶体管的上述各种特性产生什么影响?

16、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。

17、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。

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

19、写出组成双极晶体管信号延迟时间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T f 随I E 的变化而发生怎样的变化?

20、说明特征频率T f 的测量方法。

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

22、画出高频晶体管结构的剖面图,并标出图中各部分的名称。

23、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。

24、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。

25、什么是MOSFET 的衬底偏置效应?

26、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?

27、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。

28、提高MOSFET 的最高工作频率f t 的措施是什么?

29、什么是MOSFET 的短沟道效应?

30、什么是MOSFET 的按比例缩小法则?

三、计算题

1、某突变PN 结的153183D A 1.510cm , 1.510cm N N --=⨯=⨯,试求n0n0p0n p p 、、和p0n 的值,

并求当外加0.5V 正向电压和(-0.5V )反向电压时的p p ()n x -和n n ()p x 的值。

5

20220180150105.1;105.1;

105.1;105.1⨯===⨯==⨯==⨯==D

i A i A D N n Pn N n Np N Pp N Nn 3

4031303

7031001067.6)exp()(;1037.3)exp()(1067.6)exp()(;1037.3)exp(

)(------⨯==⨯==⨯==-⨯==-cm KT qV n x n cm KT qV n x n cm KT qV p x p cm KT qV p x p p p p p n n n n n n p p 2、突变PN 结的153183D A 1.510cm , 1.510cm N N --=⨯=⨯计算该PN 结的内建电势V bi 之值。

778.0)10(026.0132ln ln ≈⨯==i D A

n N N

q KT bi V 3、有一个P 沟道MOSFET 的衬底掺杂浓度为153D 1.510cm N -=⨯,另一个N 沟道MOSFET 的

衬底掺杂浓度为183A 1.510cm N -=⨯。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。

N 沟道MOSFET V n N q KT

Fp i A

479.0ln ≈=Φ;P 沟道MOSFET V n N q KT Fn i D

299.0ln ≈-=Φ

bi n p V F F <=-=Φ+Φ18.0299.0479.0

4、某突变PN 结的153183D A 1.510cm , 1.510cm N N --=⨯=⨯,试问J dp 是J dn 的多少倍?

22p i n i dp dn B D E A exp 1...exp 1qD n qD n qV qV J J W N kT W N kT ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦

因为Lp Dp Ln Dn =所以1000==D A dn dp N N J J 5、已知某PN 结的反向饱和电流为I o =10 -12A ,试分别求当外加0.5V 正向电压和(-0.5V )

反向电压时的PN 结扩散电流。

A KT qV I F A KT

qV I F I V I V 1204010]1)[exp(10

25.2]1)[exp(:5.0:5.0--≈-=⨯≈-=-+

6、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 -2 A 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?

7、某硅单边突变结的雪崩击穿临界电场51C 3.510Vcm E -=⨯,开始发生雪崩击穿时的耗

尽区宽度dB 8.57μm x =,求该PN 结的雪崩击穿电压B V 。若对该PN 结外加B 0.25V V =的反向电压,则其耗尽区宽度为多少?

8、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?

9、某突变PN 结的V bi = 0.7V ,当外加-4.3V 的反向电压时测得其势垒电容为8pF ,则当

外加-19.3V 的反向电压时其势垒电容应为多少?

10、某突变结的内建电势V bi = 0.7V ,当外加电压V = 0.3V 时的势垒电容与扩散电容分别

是2pF 和4210pF -⨯,试求当外加电压V = 0.6V 时的势垒电容与扩散电容分别是多少?

11、某均匀基区NPN 晶体管的21B B 1μm,20cm s W D -==,试求此管的基区渡越时间b τ。

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?

12、某均匀基区晶体管的B B 2μm,10μm W L ==,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6η=,则其*β变为多少?

13、某均匀基区NPN 晶体管的171217B B B B 2μm,10cm ,18cm s ,510s W N D τ---====⨯,

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?

14、某均匀基区晶体管的注入效率0.98γ=,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0.08eV ,则其注入效率γ变为多少?若要使其γ仍为

0.98,则其有源基区方块电阻B1R 口可以减小到原来的多少?

15、某双极型晶体管的B11000,5R R =Ω=Ω口口E ,基区渡越时间b τ=10–9 s ,当I B = 0.1mA 时,

I C = 10mA ,求该管的基区少子寿命B τ。

16、某晶体管的基区输运系数0.99β*=,注入效率0.97γ=,试求此管的α与β。当此

管的有源基区方块电阻B1R 口乘以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βO 。

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

19、某高频晶体管的5MHz f β=,当信号频率为40MHz f =时测得其10=ωβ,则当

80MHz f =时ωβ为多少?该管的特征频率T f 为多少?该管的0β为多少?

20、某高频晶体管的500=β,当信号频率f 为30MHz 时测得5=ωβ,求此管的特征频

率T f ,以及当信号频率f 分别为15MHz 和60MHz 时的ωβ之值。

21、某高频晶体管的基区宽度B 1μm W =,基区渡越时间10b 2.710s τ-=⨯,T 550MHz f =。

当该管的基区宽度减为0.5μm ,其余参数都不变时,T f 变为多少?

22、某高频晶体管的20MHz f β=,当信号频率为100MHz f =时测得其最大功率增益为

p max 24K =,则当200MHz f =时p max K 为多少?该管的最高振荡频率M f 为多少?

23、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。

24、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。

25、某N 沟道MOSFET 的V T = 1V ,β= 4×10-3A V -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。

26、某N 沟道MOSFET 的V T = 1.5V ,β= 6×10-3A V -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。

27、某N 沟道MOSFET 的V T = 1.5V ,β= 6×10-3A V -2,求当V GS 分别为2V 、4V 、6V 、8V

和10V 时的通导电阻R on 之值。

28、某N 沟道MOSFET 的V T = 1V ,β= 4×10-3A V -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。

29、某N 沟道MOSFET 的V T = 1V ,β= 6×10-3A V -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。

30、某N 沟道MOSFET 的沟道长度2μm L =,阈电压V T = 1.5V ,电子迁移率为320cm 2/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m g ω。

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 ,内建电场的最大值越 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 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。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 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 、 ,内建 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 。

微电子器件期末复习计划题含答案

所有解答为个人整理,若有错误请认真甄别! 13级期末复习题库典例解答 电子科技大学/命题 陈卉/转载 王嘉达/整理 【习题压得准五杀跑不了】 微电子器件(陈星弼·第三版) 电子工业第一版社 ◎序言◎ 依据统计,讲堂测试、课后作业中的题目纲要中无相像题型,请复习纲要的同 时在做一次作业以及讲堂测试。作业答案、讲堂作业答案平常随讲堂进度上传群共享,请自行查阅。本答案为个人整理,若有不当之处望责备指正。计算题部分,实在力所不及,后期会持续上传计算题集锦,敬请期望。 另,因为自己微电子班,无光源班群,请居心人士转载至光源班群,共同经过期末考试!

微电子器件(第三版)陈星弼陈卉/题目王嘉达/答案 答案为个人整理,若有错误请 认 真甄别 电子科技大学中山 学院!厚德博学求是 /——1 创新

1、若某突变PN 结的P 型区的混杂浓度为N A 1016cm 3 ,则室温下该区的均衡多子浓度p p0与均衡少子浓度n p0分别为(N A 1016cm 3)和(N A 1014cm 3 )。 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。[发生漂移运动,空穴向P 区,电子向N 区] 3、当采纳耗尽近似时,N 型耗尽区中的泊松方程为( d E q u )。由此方程能够看 dx S D 出,混杂浓度越高,则内建电场的斜率越( 大)。 4、PN 结的混杂浓度越高,则势垒区的长度就越( 小),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)[P20],势垒电容C T 就越(大),雪崩击穿电压就越(小)。 5、硅突变结内建电势 V bi 可表为(v bi KT ln N A N D q n i 2 )[P9]在室温下的典型值为( ) 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(增大),势垒区的势垒高度会(提升)。 8、在P 型中性区与耗尽区的界限上,少子浓度 n p 与外加电压 V 之间的关系可表示为 (n p(x p) n p 0exp(qv ))P18。若P 型区的混杂浓度N A 1017cm 3 ,外加电压V KT =,则P 型区与耗尽区界限上的少子浓度 n p 为(1025cm 3)。 9、当对PN 结外加正向电压时,中性区与耗尽区界限上的少子浓度比该处的均衡少子浓度(大);当对PN 结外加反向电压时,中性区与耗尽区界限上的少子浓度比该处的均衡少子浓度(小)。 10、PN 结的正向电流由(空穴扩散)电流、(电子扩散)电流和(势垒区复合)电流 三部分所构成。 11、PN 结的正向电流很大,是因为正向电流的电荷根源是(多子);PN 结的反向电流很小,是因为反向电流的电荷根源是(少子)。 微电子器件(第三版)陈星弼 电子科技大学中山学院 /——2 陈卉/题目 王嘉达/答案 答案为个人整理,若有错误请 认真甄别 !厚德 博学 求是 创新

中山学院微电子器件填空题复习(2019)

表达式无法显示请下载原版 第2章PN结 1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为N A=1.5×1016cm-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( 1.5×1016cm-3)和( 1.5×104cm-3)。 【质量作用定律n0p0=ni2;p p0 与n p0的下角标“p”或“n”分别表示在P区或N区,下角标“0”代表平衡状态】 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(大)。 4、 PN结的掺杂浓度越高,则势垒区的长度就越(小),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I0就越(小),势垒电容C T就越(大),雪崩击穿电压就越(小)。 【掺杂浓度越高,耗尽区(势垒区或空间电荷区)就越薄】 5、硅突变结内建电势Vbi可表示为(),在室温下的典型值为(0.8)伏特。 【锗PN结的V bi为0.35V】 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(增大),势垒区的势垒高度会(提高)。 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N A=1.5×1017cm-3,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(7.35×1025cm-3)。 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(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)。 10、PN结的正向电流由(空穴扩散)电流、(电子扩散)电流和(势垒区复合)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,以(势垒区复合)电流为主;当电压较高,以(扩散)电流为主。

微电子课程复习题

“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( )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 b i 就越( ),反向饱和电流I 0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( );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 ( )。

微电子期末考试复习题(附答案)

1. 光敏半导体、掺杂半导体、热敏半导体是固体的三种基本类型。( × ) 2.用来做芯片的高纯硅被称为半导体级硅,有时也被称为分子级硅。(×)电子3. 硅和锗都是Ⅳ族元素,它们具有正方体结构。( × ) 金刚石结构 4.硅是地壳外层中含量仅次于氮的元素。( × ) 氧 5.镓是微电子工业中应用最广泛的半导体材料,占整个电子材料的95%左右。( × ) 硅 6.晶圆的英文是wafer,其常用的材料是硅和锡。( × ) 硅和锗 7.非晶、多晶、单晶是固体的三种基本类型。( √ ) 8.晶体性质的基本特征之一是具有方向性。( √ ) 9.热氧化生长的SiO2属于液态类。( × ) 非结晶态 10.在微电子学中的空间尺寸通常是以μm和mm为单位的。( × )um和nm 11.微电子学中实现的电路和系统又称为数字集成电路和集成系统,是微小化的。( × ) 集成电路 12.微电子学是以实现数字电路和系统的集成为目的的。( × ) 电路13.采用硅锭形成发射区接触可以大大改善晶体管的电流增益和缩小器件的纵向尺寸。( √ ) 14.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。( √ ) 15.源极氧化层是MOS器件的核心。( × ) 栅极 16. 一般认为MOS集成电路功耗高、集成度高,不宜用作数字集成电路。 ( × ) 功耗低,宜做 17. 反映半导体中载流子导电能力的一个重要参数是迁移率。( √ ) 18. 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。( √ ) 19. 在P型半导体中电子是多子,空穴是少子。( × ) 空穴是多子 20. 双极型晶体管其有两种基本结构:PNP型和NPN 型。( √ ) 21. 在数字电路中,双极型晶体管是当成开关来使用的。( √ ) 22. 双极型晶体管可以用来产生、放大和处理各种模拟电信号。( √ ) 23.双极型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。( √ ) 24. 在N型半导体中空穴是多子,电子是少子。( × ) 电子是多子 25. 本征半导体的导电能力很弱,热稳定性很差。( √) 26. 组合逻辑电路的基本单元是集成电路。( × ) 门电路 27. 时序逻辑电路的基本单元是集成电路。( × ) 触发器 28. CMOS集成电路已成为集成电路的主流。( √ ) 29. 迁移率反映的是载流子(电子和空穴)在单位电场作用下的平均漂移速度。( √ ) 30.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)。 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。 18、势垒电容反映的是PN结的(中性区中的非平衡载流子)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(高);外加反向电压越高,则势垒电容就越(低)。 19、扩散电容反映的是PN结的(势垒区边缘的电离杂质)电荷随外加电

(完整版)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=1.5×1016cm-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=1.5×1017cm-3,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();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

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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 =1.5 M 016cm -3,则室温下该区的平衡多子 浓度P po 与平衡少子浓度 n po 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I o 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 =1.5 M 017cm -3,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( );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( )。 1o 、 PN 结的正向电流由( 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。 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 )电流、( )电流和( ) )电流为主;当电压较高时,以 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,因此该区总的多子浓度中的( 17、 大注入条件是指注入某区边界附近的 浓度,因此该区总的多子浓度中的( 18、 势垒电容反映的是 PN 结的( 结的掺杂浓度越高,则势垒电容就越( ); )。 ( )浓度远小于该区的 ( ) )多子浓度可以忽略。 ( )浓度远大于该区的 ( ) )多子浓度可以忽略。 )电荷随外加电压的变化率。 PN 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

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 =1.5 X 10 14 15 16 cm -3 ,则室温下该区的平衡多子浓度 P PO 与平衡少子 浓度 n po 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 反向饱和电流I o 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( )。 &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 =1.5X 1017 cm -3 ,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( );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( )。 11、PN 结的正向电流很大,是因为正向电流的电荷来源是( 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( 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( 在 反向电压下可简化为( )。 )浓度远小于该区的( )浓度远大于该区的( )电荷随外加电压的变化 率。 )浓度,因此该区总 )浓度,因此该区总 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( )。 电容就越();少子寿命越长,则扩散电容就越( )。 问答与计算题 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( )。 10、PN 结的正向电流由( )电流、( )电流和( )电流三部分所组 成。 (),内建电势V bi 就越( ), );PN 结的反向电流很小,是因为反向电 )。每经过一个 )。这个表达式在正向电压下可简化为), 16、小注入条件是指注入某区边界附近的( 的多子浓度中的( )多子浓度可以忽 17、 大注入条件是指注入某区边界附近的( 的多子浓度中的( )多子浓度可以忽 略。 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 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。弓I 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、 22 、 24、 )。 从器件本身的角度,提高开关管的开关速度的主要措施是( )。 PN 结的击穿有三种机理,它们分别是( PN 结的掺杂浓度越高,雪崩击穿电压就越( 雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是( )、( )和( )。 );结深越浅,雪崩击穿电压就越(

微电子器件与IC设计基础复习

一、下面的可能考填空题 1、半导体材料可以分为两类:元素半导体和化合物半导体。 2、固体材料的三种基本类型:(1) 无定形,(2) 多晶,(3) 单晶。 3、物质波的概念:对于光子和电子这类微观粒子,它们既表现出粒子的特性,同时也表现出波的特性,即具有波粒二象性,因此被称为物质波。 4、量子跃迁的概念:在一定的条件下,电子可以从一个量子态转移到另一个量子态的变化,这种变化称为量子跃迁。 5、泡利不相容原理:在一个系统中不能有两个电子处于同一个量子态。 6、施主杂质的杂质能级位于导带底附近,掺入了施主杂质的半导体称为N 型半导体。 7、爱因斯坦关系:q kT D =μ,其中D 为扩散系数,μ为迁移率,q kT = 0.026V (当T=300K 时),为一常量,给出D 或μ,则可求出其中的另一个。(计算题中可能会用到这个常量和关系) 8、PN 结从材料类型上来分可分为同质结和异质结,从掺杂方式上可以分为突变结和缓变结。 9、PN 结的击穿机构分为两种,一种为雪崩击穿,一种为隧道击穿,这两种击穿发生后晶格没有受到损伤,能够恢复。还有一种击穿叫热击穿,是一种破坏性的击穿,导致局部区域晶格损伤,不能恢复。 10、PN 结的电容分为势垒电容(PN 结反向偏置时)和扩散电容(PN 结正向偏置时)。 11、双极性晶体管其管芯都是由两个背对背且相距极近的PN 结所构成,将这两个PN 结分别称为发射结和集电结。两个PN 结将晶体管划分为三个区域:发射区、基区、集电区。 12、当PN 结的P 接正、N 接负时,其正向偏置;当P 接负、N 接正时,其反向偏置。(page63) 13、MOSFET 的4种基本类型为:N 沟道增强型、N 沟道耗尽型、P 沟道增强型、P 沟道耗尽型。 14、MOSFET 的工作原理是:基于半导体的表面场效应,实质上相当于由外电压控制的特殊电阻。 15、MOSFET 中,使栅下半导体表面出现强反型,形成导电沟道时的栅源电压称为阈值电压。对于增强型MOSFET ,应是由截止转变成导通的栅源电压,称之为开启电压;对于耗尽型MOSFET ,则是由导通转变为截止的栅源电压,称之为夹断电压。 16、影响MOSFET 直流特性的因素有:(1) 耗尽层电荷的变化,(2) 沟长调制效应,(3) 迁移率调制效应,(4) 温度的影响。 二、下面的可能考问答题(考4个问答题) 1、比较N 型半导体与P 型半导体的异同 相同点:它们都属于半导体,且具有导电性,都是对纯净的半导体进行掺杂形成的。 不同点:N 型半导体掺入的是施主杂质,其费米能级位于本征费米能级之上,热平衡状态下的准自由电子浓度远大于空穴浓度,主要是电子参与导电。 P 型半导体掺入的是受主杂质,其费米能级位于本征费米能级之下,热平衡状态下的空穴浓度远大于准自由电子的浓度,主要是空穴参与导电。 2、半导体材料的导电机理 在绝对零度时,半导体的导带和导带以上的能带都是空带,价带及价带以下的能带都是满带,此时没有导电性,随着温度的升高,价带中的电子热振动加剧,一些电子获得了足够的能量,穿越禁带进入导带,进入导带后的电子不再受到共价键的束缚,而是在相邻原子间进行共有化运动,在电场的作用下,这些电子能够在电场的作用下定向移动,传导电流,此时,价带中由于电子被激发出去,留下了带等量正电荷的空位,电子在空位之间的转移也能传导电流,因而能导电。温度越高,激发出的电子就越多,导电性就越强,对于杂质半导体,当杂质全部电离后,再升高温度,导电性增强的趋势趋于平缓。 3、要使双极性晶体管处于放大状态,并且两个PN 结的连接具有不衰减的电流传输作用需满足哪些条件? (1) 必须使两个PN 结紧紧地连在一起,对于NPN 结构,则必须满足基区宽度必须小于基区少数载流子的扩散长度; (2) 为了增大输出电流和输入电流的传输之比,要求发射区的掺杂浓度E N 远大于基区的掺杂浓度B N ,一般要比基区高4210~10倍。 (3) 当应用于电路时,还必须使其发射结正正向偏置,集电结反向偏置。 4、影响阈值电压的因素。 (1) 栅电容,栅氧化层的介电系数越大,氧化层厚度越薄,则栅电容变大,使阈值电压降低。 (2) 衬底杂质浓度,当杂质浓度较低时,阈值电压随杂质浓度增加的变化不大,但当杂质浓度增大到3 15/10cm 以上时,阈值电压的变化将增大,可达数伏之多。 (3) 氧化层电荷密度,栅氧化层中的电荷密度严重地影响着MOSFET 的工作模式及阈值电压的高低,当N 型衬底杂质浓度314/10cm N D <时,其阈值电压主要由氧化层的电荷密度决定。 (4) 阈值电压还和温度有关,因为本征载流子浓度随温度升高而增加,使费米势随温度而变化,从而影响阈值电压,使NMOSFET 的阈值电压随温度升高而下降,PMOSFET 的随温度升高而增大。 三、画图题(考一个画图题) page62图3.1.4和图3.1.5中的所有图都要会画,还要标出所有的名字和参数。 四、计算题一个(不详) 有可能是作业本上的,但不确定,老师完全没提到,不过还是看一下求空穴浓度和电子浓度的那两个题,还有可能考与上面爱因斯坦关系相关的题,但没有例题,没法复习。

微电子器件可靠性复习题

1、什么是可靠性 答:可靠性是指产品在规定条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。 2、固有可靠性 答:指产品的原材料性能及制成后在工作过程中所受应力,在设计阶段所赋予的,在制造过程中加以保证的可靠性。 3、使用可靠性 答:指产品在实际使用中表现出的可靠性。 4、失效 答:产品(器件)失去规定的功能称为失效。 5、可靠度,及其表达式 答:可靠度是指产品在规定的条件下,在规定的时间内,完成规定功能的概率。 表达式:R(t)=P{ξ>t}。 6、失效概率 答:失效概率是指产品在规定的条件下载时间t以前失效的概率。 7、失效概率密度 答:失效密度是指产品在t时刻的单位时间内,发生失效的概率 8、瞬时失效率

答:失效率是指在时刻t尚未失效的器件在单位时间内失效的概率。 9、平均寿命 答:器件寿命这一随机变量的平均值称为平均寿命。 10、可靠寿命 答:对一些电子产品,当其可靠度降到r时的工作时间称为产品的可靠寿命。 11、菲特的定义 答:简单地说就是100万个器件工作1000h后只出现一个失效。 12、解释浴盆曲线的各个周期的含义 答:第一区:早期失效阶段:此阶段失效率较高,失效随时间增加而下降,器件失效主要是由一种或几种具有普遍性的原因所造成,此阶段的延续时间和失效比例是不同的。第二区:偶然失效阶段:失效率变化不大,是器件的良好阶段,失效常由多种而又不严重的偶然因素造成。第三区:损耗失效阶段:失效率上升,大部分器件相继失效,失效是由带全局性的原因造成,损伤严重,寿命即将终止。 13、指数分布的可靠度,失效率,寿命方差,可靠寿命,中位寿命 答:指数分布可靠度:f(t)=λe-λt(0≤t<∞,0<λ<∞)失效率:λ=λe-λt/e-λt寿命方差:D(ξ) =1/λ2可靠寿命:tr(R)=ln(1/R)1/λ中位寿命:tr (0.5)=0.693*1/λ 14、什么是系统 答:系统由单元(子系统、部件或元器件)组成。

微电子器件课程复习题

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(316105.1-⨯=cm N A )和(314105.1-⨯=cm N A )。 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。[发生漂移运动,空穴向P 区,电子向N 区] 3、当采用耗尽近似时,N 型耗尽区中的泊松方程为(D S E u q dx d ε=→ )。由此方程可以看出,掺杂浓度越高,则内建电场的斜率越(大)。 4、PN 结的掺杂浓度越高,则势垒区的长度就越(小),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)[P20],势垒电容C T 就越( 大 ),雪崩击穿电压就越(小)。 5、硅突变结内建电势V bi 可表为(2ln i D A bi n N N q KT v =)P9,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(增大),势垒区的势垒高度会(提高)。 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()exp()(0KT qv p p p n x n =-)P18。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(3251035.7-⨯cm )。 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(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)。 10、PN 结的正向电流由(空穴扩散)电流、(电子扩散)电流和(势垒区复合)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(e 分之一)。 13、PN 结扩散电流的表达式为(]1)[exp(0-=+=KT qv dn dp d I J J J )。这个表达式在正向电压下可简化为()exp(0KT qv d J J =),在反向电压下可简化为(J J d -=)。 14、在PN 结的正向电流中,当电压较低时,以(势垒区复合)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(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(线性分布)。 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。 18、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 )。P44 19、扩散电容反映的是PN 结的(非平衡载流子)电荷随外加电压的变化率。正向电流越大,则扩散电容

微电子器件复习提纲

微电子器件期末复习提纲 (I)考试题型:填空题(20分),PN结大题(20分),双极晶体管大题(36分),MOSFET 大题(24分)。 2、3、4各章分数比例为26:44:30。 (II)第2章PN结部分复习重点 1.利用泊松方程推导电场分布函数以及分布图,耗尽区宽度; 2.推导自PN结空间电荷区以及自建电场的形成原因; 3.建电势的表达式(不止一种方法,自己总结); 4.平衡、正偏和反偏状态下PN结的能带图,准费米能级变化趋势; 5.正向电压下PN结的电流成分,电子和空穴扩散电流的表达式; 6.反向饱和电流(公式,物理意义,影响因素); 7.正偏和反偏状态下PN结中性区少子分布曲线以及边界条件; 8.薄基区二极管的定义,各区少子分布函数以及分布曲线; 9.大注入和小注入的含义,大注入自建电场产生的原因; 10.PN结的几种击穿方式(击穿条件,物理过程,温度系数),提高击穿电压的方式; 11.势垒电容和扩散电容产生的过程以及区别,降低势垒电容方法。 (III)第3章双极晶体管部分复习重点 1.双极晶体管的四种工作状态,每一种工作状态的少子分布图以及能带图(均匀基 区和缓变基区); 2.晶体管内部各种电流成分及其传输过程; 3.晶体管端口电流的组成成分,端口电流的数学关系; 4.共基极和共发射极放大系数的定义以及二者的关系; 5.发射极注入效率γ、基区输运系数β*以及电流放大系数α的定义,哪些措施可以 提高γ、β*和α? 6.用电荷控制法推导基区输运系数和基区渡越时间; 7.基区输运系数的物理意义; 8.缓变基区自建电场的形成过程,自建电场表达式的数学推导; 9.小电流时放大系数下降的原因; 10.发射区重掺杂效应及其物理原因; 11.共基极和共射极的输出特性曲线,利用曲线如何测量放大系数; 12.基区宽度调变效应(Early效应)的物理原因,此时的输出特性曲线的几何意义, 如何利用输出曲线测量Early电压以及提高Early电压的方法; 13.I EBO、I CBO、I CEO、I ES、I CS以及BV CBO、BV CEO的含义; 14.负阻特性曲线以及物理解释; 15.基区穿通效应的含义,如何提高穿通电压,穿通电压的提高与其他电学参数的 矛盾,基区穿通对I CEO-V CE特性的影响; 16.基极电阻的组成部分,计算缓变基区的方块电阻; 17.倒向晶体管放大系数小于正向晶体管放大系数的原因。 (IV)第4章MOSFET部分复习重点 1.N/P MOSFET的剖面图与工作原理; 2.什么是增强型和耗尽型;各自的转移特性曲线; 3.MOSFET输出特性曲线每段的特点;

电子科技大学微电子器件习题修订稿

件习题 内部编号:(YUUT・TBBY-MMUT・URRUY・UOOY-DBUYI・0128)

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^1.5X10:6cm-3,则室温下该区的 平衡多子浓度Ao与平衡少子浓度%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(),内建电势仏就越(),反向饱和电流%就越(),势垒电容G就越(),雪崩击穿电压就越()。 5、硅突变结内建电势仏可表为(),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,少子浓度每与外加电压7之间的关系可 表示为()。若P型区的掺杂浓度A^1.5X1017cm-3,外加电压 0. 52V,则P型区与耗尽区边界上的少子浓度每为()。 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 ( )O 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 ( )o 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,因此该区总的多子浓度中的( 略。 17、 大注入条件是指注入某区边界附近的( ( )浓度,因此该区总的多子浓度中的( 略。 18、 势垒电容反映的是PN 结的( 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()。 )浓度远小于该区的 )多子浓度可以忽 )浓度远大于该区的 )多子浓度可以忽 )电荷随外加电压的变化

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