微電子器件課程復習題

1、“微電子器件”課程復習題一、填空題1、若某突變PN結的P型區(qū)的摻雜濃度為，則室溫下該區(qū)的平衡多子濃度pp0與平衡少子濃度np0分別為（ ）和（ ）。2、在PN結的空間電荷區(qū)中，P區(qū)一側帶（ ）電荷，N區(qū)一側帶（ ）電荷。內建電場的方向是從（ ）區(qū)指向（ ）區(qū)。3、當采用耗盡近似時，N型耗盡區(qū)中的泊松方程為（ ）。由此方程可以看出，摻雜濃度越高，則內建電場的斜率越（ ）。4、PN結的摻雜濃度越高，則勢壘區(qū)的長度就越（ ），內建電場的最大值就越（ ），內建電勢Vbi就越（ ），反向飽和電流I0就越（ ），勢壘電容CT就越（ ），雪崩擊穿電壓就越（ ）。5、硅突變結內建電勢Vbi可表為（ ），在室溫

2、下的典型值為（ ）伏特。6、當對PN結外加正向電壓時，其勢壘區(qū)寬度會（ ），勢壘區(qū)的勢壘高度會（ ）。7、當對PN結外加反向電壓時，其勢壘區(qū)寬度會（ ），勢壘區(qū)的勢壘高度會（ ）。8、在P型中性區(qū)與耗盡區(qū)的邊界上，少子濃度np與外加電壓V之間的關系可表示為（ ）。若P型區(qū)的摻雜濃度，外加電壓V = 0.52V，則P型區(qū)與耗盡區(qū)邊界上的少子濃度np為（ ）。9、當對PN結外加正向電壓時，中性區(qū)與耗盡區(qū)邊界上的少子濃度比該處的平衡少子濃度（ ）；當對PN結外加反向電壓時，中性區(qū)與耗盡區(qū)邊界上的少子濃度比該處的平衡少子濃度（ ）。10、PN結的正向電流由（ ）電流、（ ）電流和（ ）電流三部分所組成

3、。11、PN結的正向電流很大，是因為正向電流的電荷來源是（ ）；PN結的反向電流很小，是因為反向電流的電荷來源是（ ）。12、當對PN結外加正向電壓時，由N區(qū)注入P區(qū)的非平衡電子一邊向前擴散，一邊（ ）。每經(jīng)過一個擴散長度的距離，非平衡電子濃度降到原來的（ ）。13、PN結擴散電流的表達式為（ ）。這個表達式在正向電壓下可簡化為（ ），在反向電壓下可簡化為（ ）。14、在PN結的正向電流中，當電壓較低時，以（ ）電流為主；當電壓較高時，以（ ）電流為主。15、薄基區(qū)二極管是指PN結的某一個或兩個中性區(qū)的長度小于（ ）。在薄基區(qū)二極管中，少子濃度的分布近似為（ ）。16、小注入條件是指注入某區(qū)邊

4、界附近的（ ）濃度遠小于該區(qū)的（ ）濃度，因此該區(qū)總的多子濃度中的（ ）多子濃度可以忽略。17、大注入條件是指注入某區(qū)邊界附近的（ ）濃度遠大于該區(qū)的（ ）濃度，因此該區(qū)總的多子濃度中的（ ）多子濃度可以忽略。18、勢壘電容反映的是PN結的（ ）電荷隨外加電壓的變化率。PN結的摻雜濃度越高，則勢壘電容就越（ ）；外加反向電壓越高，則勢壘電容就越（ ）。19、擴散電容反映的是PN結的（ ）電荷隨外加電壓的變化率。正向電流越大，則擴散電容就越（ ）；少子壽命越長，則擴散電容就越（ ）。20、在PN結開關管中，在外加電壓從正向變?yōu)榉聪蚝蟮囊欢螘r間內，會出現(xiàn)一個較大的反向電流。引起這個電流的原因是存儲

5、在（ ）區(qū)中的（ ）電荷。這個電荷的消失途徑有兩條，即（ ）和（ ）。21、從器件本身的角度，提高開關管的開關速度的主要措施是（ ）和（ ）。22、PN結的擊穿有三種機理，它們分別是（ ）、（ ）和（ ）。23、PN結的摻雜濃度越高，雪崩擊穿電壓就越（ ）；結深越淺，雪崩擊穿電壓就越（ ）。24、雪崩擊穿和齊納擊穿的條件分別是（ ）和（ ）。25、晶體管的基區(qū)輸運系數(shù)是指（ ）電流與（ ）電流之比。由于少子在渡越基區(qū)的過程中會發(fā)生（ ），從而使基區(qū)輸運系數(shù)（ ）。為了提高基區(qū)輸運系數(shù)，應當使基區(qū)寬度（ ）基區(qū)少子擴散長度。26、晶體管中的少子在渡越（ ）的過程中會發(fā)生（ ），從而使到達集電結的

6、少子比從發(fā)射結注入基區(qū)的少子（ ）。27、晶體管的注入效率是指（ ）電流與（ ）電流之比。為了提高注入效率，應當使（ ）區(qū)摻雜濃度遠大于（ ）區(qū)摻雜濃度。28、晶體管的共基極直流短路電流放大系數(shù)是指發(fā)射結（ ）偏、集電結（ ）偏時的（ ）電流與（ ）電流之比。29、晶體管的共發(fā)射極直流短路電流放大系數(shù)是指（ ）結正偏、（ ）結零偏時的（ ）電流與（ ）電流之比。30、在設計與制造晶體管時，為提高晶體管的電流放大系數(shù)，應當（ ）基區(qū)寬度，（ ）基區(qū)摻雜濃度。31、某長方形薄層材料的方塊電阻為100，長度和寬度分別為和，則其長度方向和寬度方向上的電阻分別為（ ）和（ ）。若要獲得1K的電阻，則該材

7、料的長度應改變?yōu)椋?）。32、在緩變基區(qū)晶體管的基區(qū)中會產(chǎn)生一個（ ），它對少子在基區(qū)中的運動起到（ ）的作用，使少子的基區(qū)渡越時間（ ）。33、小電流時會（ ）。這是由于小電流時，發(fā)射極電流中（ ）的比例增大，使注入效率下降。34、發(fā)射區(qū)重摻雜效應是指當發(fā)射區(qū)摻雜濃度太高時，不但不能提高（ ），反而會使其（ ）。造成發(fā)射區(qū)重摻雜效應的原因是（ ）和（ ）。35、在異質結雙極晶體管中，發(fā)射區(qū)的禁帶寬度（ ）于基區(qū)的禁帶寬度，從而使異質結雙極晶體管的（ ）大于同質結雙極晶體管的。36、當晶體管處于放大區(qū)時，理想情況下集電極電流隨集電結反偏的增加而（ ）。但實際情況下集電極電流隨集電結反偏增加而（

8、 ），這稱為（ ）效應。37、當集電結反偏增加時，集電結耗盡區(qū)寬度會（ ），使基區(qū)寬度（ ），從而使集電極電流（ ），這就是基區(qū)寬度調變效應（即厄爾利效應）。38、IES是指（ ）結短路、（ ）結反偏時的（ ）極電流。39、ICS是指（ ）結短路、（ ）結反偏時的（ ）極電流。41、ICBO是指（ ）極開路、（ ）結反偏時的（ ）極電流。41、ICEO是指（ ）極開路、（ ）結反偏時的（ ）極電流。42、IEBO是指（ ）極開路、（ ）結反偏時的（ ）極電流。43、BVCBO是指（ ）極開路、（ ）結反偏，當（ ）時的VCB。44、BVCEO是指（ ）極開路、（ ）結反偏，當（ ）時的VCE。

9、45、BVEBO是指（ ）極開路、（ ）結反偏，當（ ）時的VEB。46、基區(qū)穿通是指當集電結反向電壓增加到使耗盡區(qū)將（ ）全部占據(jù)時，集電極電流急劇增大的現(xiàn)象。防止基區(qū)穿通的措施是（ ）基區(qū)寬度、（ ）基區(qū)摻雜濃度。47、比較各擊穿電壓的大小時可知，BVCBO（ ）BVCEO ，BVCBO（ ）BVEBO。48、要降低基極電阻，應當（ ）基區(qū)摻雜濃度，（ ）基區(qū)寬度。49、無源基區(qū)重摻雜的目的是（ ）。50、發(fā)射極增量電阻re的表達式是（ ）。室溫下當發(fā)射極電流為1mA時，re =（ ）。51、隨著信號頻率的提高，晶體管的、的幅度會（ ），相角會（ ）。52、在高頻下，基區(qū)渡越時間對晶體管有

10、三個作用，它們是：（ ）、（ ）和（ ）。53、基區(qū)渡越時間是指（ ）。當基區(qū)寬度加倍時，基區(qū)渡越時間增大到原來的（ ）倍。54、晶體管的共基極電流放大系數(shù)隨頻率的（ ）而下降。當晶體管的下降到（ ）時的頻率，稱為的截止頻率，記為（ ）。55、晶體管的共發(fā)射極電流放大系數(shù)隨頻率的（ ）而下降。當晶體管的下降到時的頻率，稱為的（ ），記為（ ）。56、當時，頻率每加倍，晶體管的降到原來的（ ）；最大功率增益降到原來的（ ）。57、當（ ）降到1時的頻率稱為特征頻率。當（ ）降到1時的頻率稱為最高振蕩頻率。58、當降到（ ）時的頻率稱為特征頻率。當降到（ ）時的頻率稱為最高振蕩頻率。59、晶體管的

11、高頻優(yōu)值M是（ ）與（ ）的乘積。60、晶體管在高頻小信號應用時與直流應用時相比，要多考慮三個電容的作用，它們是（ ）電容、（ ）電容和（ ）電容。61、對于頻率不是特別高的一般高頻管，中以（ ）為主，這時提高特征頻率的主要措施是（ ）。62、為了提高晶體管的最高振蕩頻率 ，應當使特征頻率（ ），基極電阻（ ），集電結勢壘電容（ ）。63、對高頻晶體管結構上的基本要求是：（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。64、N溝道MOSFET的襯底是（ ）型半導體，源區(qū)和漏區(qū)是（ ）型半導體，溝道中的載流子是（ ）。65、P溝道MOSFET的襯底是（ ）型半導體，源區(qū)和漏區(qū)是（ ）型半導體，溝道中的載流子是（

12、 ）。66、當時，柵下的硅表面發(fā)生（ ），形成連通（ ）區(qū)和（ ）區(qū)的導電溝道，在的作用下產(chǎn)生漏極電流。67、N溝道MOSFET中，越大，則溝道中的電子就越（ ），溝道電阻就越（ ），漏極電流就越（ ）。68、在N溝道MOSFET中，的稱為增強型，當時MOSFET處于（ ）狀態(tài)；的稱為耗盡型，當時MOSFET處于（ ）狀態(tài)。69、由于柵氧化層中通常帶（ ）電荷，所以（ ）型區(qū)比（ ）型區(qū)更容易發(fā)生反型。70、要提高N溝道MOSFET的閾電壓VT ，應使襯底摻雜濃度NA（ ），使柵氧化層厚度Tox（ ）。71、N溝道MOSFET飽和漏源電壓的表達式是（ ）。當時，MOSFET進入（ ）區(qū)，漏極電

13、流隨的增加而（ ）。72、由于電子的遷移率比空穴的遷移率（ ），所以在其它條件相同時，（ ）溝道MOSFET的比（ ）溝道MOSFET的大。為了使兩種MOSFET的相同，應當使N溝道MOSFET的溝道寬度（ ）P溝道MOSFET的。73、當N溝道MOSFET的時，MOSFET（ ）導電，這稱為（ ）導電。74、對于一般的MOSFET，當溝道長度加倍，而其它尺寸、摻雜濃度、偏置條件等都不變時，其下列參數(shù)發(fā)生什么變化：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。75、由于源、漏區(qū)的摻雜濃度（ ）于溝道區(qū)的摻雜濃度，所以MOSFET源、漏PN結的耗盡區(qū)主要向（ ）區(qū)擴展，使MOSFET的源、漏穿通問題比雙極型晶

14、體管的基區(qū)穿通問題（ ）。76、MOSFET的跨導gm的定義是（ ），它反映了（ ）對（ ）的控制能力。77、為提高跨導gm的截止角頻率，應當（ ），（ ）L ，（ ）VGS。78、閾電壓的短溝道效應是指，當溝道長度縮短時，變（ ）。79、在長溝道MOSFET中，漏極電流的飽和是由于（ ），而在短溝道MOSFET中，漏極電流的飽和則是由于（ ）。80、為了避免短溝道效應，可采用按比例縮小法則，當MOSFET的溝道長度縮短一半時，其溝道寬度應（ ），柵氧化層厚度應（ ），源、漏區(qū)結深應（ ），襯底摻雜濃度應（ ）。二、問答題1、簡要敘述PN結空間電荷區(qū)的形成過程。2、什么叫耗盡近似？什么叫中性近

15、似？3、什么叫突變結？什么叫單邊突變結？什么叫線性緩變結？分別畫出上述各種PN結的雜質濃度分布圖、內建電場分布圖和外加正向電壓及反向電壓時的少子濃度分布圖。4、PN結勢壘區(qū)的寬度與哪些因素有關？5、寫出PN結反向飽和電流I0的表達式，并對影響I0的各種因素進行討論。6、PN結的正向電流由正向擴散電流和勢壘區(qū)復合電流組成。試分別說明這兩種電流隨外加正向電壓的增加而變化的規(guī)律。當正向電壓較小時以什么電流為主？當正向電壓較大時以什么電流為主？7、什么是小注入條件？什么是大注入條件？寫出小注入條件和大注入條件下的結定律，并討論兩種情況下中性區(qū)邊界上載流子濃度隨外加電壓的變化規(guī)律。8、在工程實際中，一般

16、采用什么方法來計算PN結的雪崩擊穿電壓？9、簡要敘述PN結勢壘電容和擴散電容的形成機理及特點。10、當把PN結作為開關使用時，在直流特性和瞬態(tài)特性這兩方面，PN結與理想開關相比有哪些差距？引起PN結反向恢復過程的主要原因是什么？11、畫出NPN晶體管在飽和狀態(tài)、截止狀態(tài)、放大狀態(tài)和倒向放大狀態(tài)時的少子分布圖。畫出NPN晶體管在飽和狀態(tài)、截止狀態(tài)、放大狀態(tài)和倒向放大狀態(tài)時的能帶圖。12、畫出共基極放大區(qū)晶體管中各種電流的分布圖，并說明當輸入電流IE經(jīng)過晶體管變成輸出電流IC時，發(fā)生了哪兩種虧損？13、倒向晶體管的電流放大系數(shù)為什么小于正向晶體管的電流放大系數(shù)？14、提高基區(qū)摻雜濃度會對晶體管的各

17、種特性，如 、等產(chǎn)生什么影響？15、減薄基區(qū)寬度會對晶體管的上述各種特性產(chǎn)生什么影響？16、先畫出雙極晶體管的理想的共發(fā)射極輸出特性曲線圖，并在圖中標出飽和區(qū)與放大區(qū)的分界線，然后再分別畫出包括厄爾利效應和擊穿現(xiàn)象的共發(fā)射極輸出特性曲線圖。17、畫出包括基極電阻在內的雙極型晶體管的簡化的交流小信號等效電路。18、什么是雙極晶體管的特征頻率？寫出的表達式，并說明提高的各項措施。19、寫出組成雙極晶體管信號延遲時間的4個時間的表達式。其中的哪個時間與電流IE有關？這使隨IE的變化而發(fā)生怎樣的變化？20、說明特征頻率的測量方法。21、什么是雙極晶體管的最高振蕩頻率？寫出的表達式，說明提高的各項措施。

18、22、畫出高頻晶體管結構的剖面圖，并標出圖中各部分的名稱。23、畫出MOSFET的結構圖和輸出特性曲線圖，并簡要敘述MOSFET的工作原理。24、什么是MOSFET的閾電壓VT？寫出VT的表達式，并討論影響VT的各種因素。25、什么是MOSFET的襯底偏置效應？26、什么是有效溝道長度調制效應？如何抑制有效溝道長度調制效應？27、什么是MOSFET的跨導gm？寫出gm的表達式，并討論提高gm的措施。28、提高MOSFET的最高工作頻率ft的措施是什么？29、什么是MOSFET的短溝道效應？30、什么是MOSFET的按比例縮小法則？三、計算題1、某突變PN結的，試求和的值，并求當外加0.5V正向

19、電壓和（-0.5V）反向電壓時的和的值。2、某突變PN結的，計算該PN結的內建電勢Vbi之值。3、有一個P溝道MOSFET的襯底摻雜濃度為，另一個N溝道MOSFET的襯底摻雜濃度為。試分別求這兩個MOSFET的襯底費米勢，并將這兩個襯底費米勢之和與上題的Vbi相比較。4、某突變PN結的，試問Jdp是Jdn的多少倍？5、已知某PN結的反向飽和電流為Io =10 -12A，試分別求當外加0.5V正向電壓和（-0.5V）反向電壓時的PN結擴散電流。6、已知某PN結的反向飽和電流為Io =10 -11A，若以當正向電流達到10 -2 A作為正向導通的開始，試求正向導通電壓VF之值。若此PN結存在寄生串

20、聯(lián)電阻rcs= 4，則在同樣的測試條件下VF 將變?yōu)槎嗌伲?、某硅單邊突變結的雪崩擊穿臨界電場，開始發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡區(qū)寬度，求該PN結的雪崩擊穿電壓。若對該PN結外加的反向電壓，則其耗盡區(qū)寬度為多少？8、如果設單邊突變結的雪崩擊穿臨界電場EC與雜質濃度無關，則為了使雪崩擊穿電壓VB提高1倍，發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡區(qū)寬度xdB應為原來的多少倍？低摻雜區(qū)的雜質濃度應為原來的多少倍？9、某突變PN結的Vbi = 0.7V，當外加-4.3V的反向電壓時測得其勢壘電容為8pF，則當外加-19.3V的反向電壓時其勢壘電容應為多少？10、某突變結的內建電勢Vbi = 0.7V，當外加電壓V = 0.3V時

21、的勢壘電容與擴散電容分別是2pF和，試求當外加電壓V = 0.6V時的勢壘電容與擴散電容分別是多少？11、某均勻基區(qū)NPN晶體管的，試求此管的基區(qū)渡越時間。當此管的基區(qū)少子電流密度JnE = 102Acm-2時，其基區(qū)少子電荷面密度QB為多少？12、某均勻基區(qū)晶體管的，試求此管的基區(qū)輸運系數(shù)之值。若將此管的基區(qū)摻雜改為如式（3-28）的指數(shù)分布，場因子，則其變?yōu)槎嗌伲?3、某均勻基區(qū)NPN晶體管的，試求該管的基區(qū)輸運系數(shù)之值。又當在該管的發(fā)射結上加0.6V的正向電壓，集電結短路時，該管的JnE和JnC各為多少？14、某均勻基區(qū)晶體管的注入效率，若將其發(fā)射結改為異質結，使基區(qū)的禁帶寬度EGB比發(fā)

22、射區(qū)的禁帶寬度EGE小0.08eV，則其注入效率變?yōu)槎嗌伲咳粢蛊淙詾?.98，則其有源基區(qū)方塊電阻可以減小到原來的多少？15、某雙極型晶體管的，基區(qū)渡越時間=109 s ,當IB = 0.1mA時, IC = 10mA，求該管的基區(qū)少子壽命。16、某晶體管的基區(qū)輸運系數(shù)，注入效率，試求此管的與。當此管的有源基區(qū)方塊電阻乘以3，其余參數(shù)均不變時，其與變?yōu)槎嗌伲?7、某雙極型晶體管當IB1 = 0.05mA時測得IC1 = 4mA，當IB2 = 0.06mA時測得IC2 = 5mA，試分別求此管當IC = 4mA時的直流電流放大系數(shù)與小信號電流放大系數(shù)O 。18、某緩變基區(qū)NPN晶體管的BVCBO = 120V，試求此管的BVCEO。19、某高頻晶體管的，當信號頻率為時測得其，則當時為多少？該管的特征頻率為多少？該管的為多少？20、某高頻晶體管的，當信號頻率f為30MHz時測得，求此管的特征頻率，以及當信號頻率f分別為15MHz和60MHz時的之值。21、某高頻晶體管的基區(qū)寬度