微電子器件復(fù)習(xí)題

1、一、填空題1突變PN結(jié)低摻雜側(cè)的摻雜濃度越高，則勢(shì)壘區(qū)的長(zhǎng)度就越 小 ，內(nèi)建電場(chǎng)的最大值越 大 ，內(nèi)建電勢(shì)Vbi就越 大 ，反向飽和電流I0就越 小 ，勢(shì)壘電容CT就越 大 ，雪崩擊穿電壓就越 小 。P272在PN結(jié)的空間電荷區(qū)中，P區(qū)一側(cè)帶 負(fù) 電荷，N區(qū)一側(cè)帶 正 電荷。內(nèi)建電場(chǎng)的方向是從 N 區(qū)指向 P 區(qū)。3當(dāng)采用耗盡近似時(shí)，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(nèi)建電場(chǎng)的斜率越 大 。4若某突變PN結(jié)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 。5某硅突變PN結(jié)的，則室溫下和 的分別為 、 、 和 ， 當(dāng)外加0.5V正

2、向電壓時(shí)的和分別為 、 ，內(nèi)建電勢(shì)為 。6當(dāng)對(duì)PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，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 大 ；當(dāng)對(duì)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)，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 小 。7PN結(jié)的正向電流很大，是因?yàn)檎螂娏鞯碾姾蓙?lái)源是 多子 ；PN結(jié)的反向電流很小，是因?yàn)榉聪螂娏鞯碾姾蓙?lái)源是 少子 。8PN結(jié)的正向電流由 空穴擴(kuò)散電流 電流、 電子擴(kuò)散電流 電流和 勢(shì)壘區(qū)復(fù)和電流 電流三部分所組成。9PN結(jié)的直流電流電壓方程的分布為 。10薄基區(qū)二極管是指PN結(jié)的某一個(gè)或兩個(gè)中性區(qū)的長(zhǎng)度小于 該區(qū)的少子擴(kuò)散長(zhǎng)度 。在薄基區(qū)二極管中，少子濃度的分布近似為 線性 ；薄基區(qū)

3、二極管相對(duì)厚基區(qū)二極管來(lái)說(shuō)，其它參數(shù)都相同，則PN結(jié)電流會(huì) 大的多 。11小注入條件是指注入某區(qū)邊界附近的 非平衡少子 濃度遠(yuǎn)小于該區(qū)的 平衡多子 濃度。12大注入條件是指注入某區(qū)邊界附近的 非平衡少子 濃度遠(yuǎn)大于該區(qū)的 平衡多子 濃度。13勢(shì)壘電容反映的是PN結(jié)的 微分 電荷隨外加電壓的變化率。PN結(jié)的摻雜濃度越高，則勢(shì)壘電容就越 大 ；外加反向電壓越高，則勢(shì)壘電容就越 小 。14擴(kuò)散電容的物理含義為中性區(qū)中 非平衡載流子 隨外加電壓的變化率；外加正向電壓越高，則勢(shì)壘電容就越 大 。 15雪崩擊穿和齊納擊穿的條件分別是 和 。 16在PN結(jié)開關(guān)管中，在外加電壓從正向變?yōu)榉聪蚝蟮囊欢螘r(shí)間內(nèi)，會(huì)

4、出現(xiàn)一個(gè)較大的反向電流。引起這個(gè)電流的原因是存儲(chǔ)在 N 區(qū)中的 非平衡載流子 電荷。這個(gè)電荷的消失途徑有兩條，即 和 。17晶體管的飽和狀態(tài)是指發(fā)射結(jié) 正偏 ，集電結(jié) 正偏 。18晶體管的共基極直流短路電流放大系數(shù)是指發(fā)射結(jié)正偏、 集電 結(jié)零偏時(shí)的集電極電流與 發(fā)射 極電流之比。19晶體管的共發(fā)射極直流短路電流放大系數(shù)是指發(fā)射結(jié)正偏、 集電 結(jié)零偏時(shí)的集電極電流與 基 極電流之比。20晶體管的注入效率是指 從發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的少子電流IpE 電流與 總的發(fā)射極電流IE 電流之比。為了提高注入效率，應(yīng)當(dāng)使 發(fā)射 區(qū)摻雜濃度遠(yuǎn)大于 基 區(qū)摻雜濃度。21晶體管的基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)是指 基區(qū)中到達(dá)集電極結(jié)的少

5、子電流IpC 電流與 從發(fā)射結(jié)剛注入基區(qū)的少子電流IpE 電流之比。為了提高基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)，應(yīng)當(dāng)使 基區(qū)寬度WB 遠(yuǎn)小于其擴(kuò)散長(zhǎng)度。 22晶體管中的少子在渡越 基區(qū) 的過程中會(huì)發(fā)生 復(fù)合 ，從而使到達(dá)集電結(jié)的少子比從發(fā)射結(jié)注入基區(qū)的少子 小 。23ICS是指 基極和發(fā)射極 結(jié)短路、 集電 結(jié)反偏時(shí)的集電極電流。24IES是指 基極和集電極 結(jié)短路、 發(fā)射 結(jié)反偏時(shí)的發(fā)射極電流。25發(fā)射區(qū)重?fù)诫s效應(yīng)是指當(dāng)發(fā)射區(qū)摻雜濃度太高時(shí)，不但不能提高 注入效率 ，反而會(huì)使其 下降 。造成發(fā)射區(qū)重?fù)诫s效應(yīng)的原因是 發(fā)射區(qū)禁帶變窄 和 俄歇復(fù)合增強(qiáng) 。P9926若用和分別代表同質(zhì)結(jié)晶體管和異質(zhì)結(jié)晶體管的注入效率，

6、則 < ；常用的HBT用SiGe制作 基 區(qū)，用Si制作 發(fā)射 區(qū)。P10127設(shè)半導(dǎo)體材料的方塊電阻為100，長(zhǎng)度和寬度分別為160m和40m，則沿長(zhǎng)度方向上的電阻為 ，沿寬度方向上的電阻為 。28當(dāng)集電結(jié)反偏增加時(shí)，集電結(jié)耗盡區(qū)寬度會(huì) 增寬 基區(qū)寬度 變窄 ，從而使集電極電流 增大 ，這就是基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)（即厄爾利效應(yīng)）。29當(dāng)降到1時(shí)的頻率稱為 特征頻率fT 。當(dāng)降到1時(shí)的頻率稱為 最高振蕩頻率fM 。30 fT 代表的是共發(fā)射極揭發(fā)的晶體管有電流放大能力的頻率極限， fM 代表晶體管有功率放大能力的頻率極限。31N溝道MOSFET的襯底是 P 型半導(dǎo)體，源區(qū)和漏區(qū)是 N+ 型半

7、導(dǎo)體，溝道中的載流子是 電子 P29732P溝道MOSFET的襯底是 N 型半導(dǎo)體，源區(qū)和漏區(qū)是 P+ 型半導(dǎo)體，溝道中的載流子是 空穴 。P29733由于電子的遷移率比空穴的遷移率 大 ，所以在其它條件相同時(shí)， N 溝道MOSFET的比 P 溝道MOSFET的大。為了使兩種MOSFET的相同，應(yīng)當(dāng)使N溝道MOSFET的溝道寬度 < P溝道MOSFET的。34由于柵氧化層中通常帶 正 電荷，所以 P 型區(qū)比 N 型區(qū)更容易發(fā)生反型。35要提高N溝道MOSFET的閾電壓VT ，應(yīng)使襯底摻雜濃度NA 增大 。P30336要提高N溝道MOSFET的閾電壓VT ，應(yīng)使柵氧厚度 增大 。P3033

8、7在實(shí)際的工藝生產(chǎn)中，通常采用 改變襯底雜質(zhì)濃度 和 改變柵氧化層 來(lái)調(diào)節(jié)閾值電壓。P30538對(duì)于一般的MOSFET，當(dāng)溝道長(zhǎng)度加倍，而其它尺寸、摻雜濃度、偏置條件等都不變時(shí)，其下列參數(shù)發(fā)生什么變化： 減小 、 增加 、 減小 、 。39在P溝道MOSFET中，VT < 0的稱為 增強(qiáng) 型；VT > 0的稱為 耗盡 型。P29740為了提高M(jìn)OSFET的跨導(dǎo)，從器件制造角度，應(yīng)提高 ，即 提高 ， 提高 遷移率 m ， 減小 柵氧化層的厚度 TOX 。從電路使用角度，應(yīng) 提高 VGS 。P324二、問答題1簡(jiǎn)述PN結(jié)耗盡區(qū)（空間電荷區(qū)）的形成機(jī)制。P9 答：P 區(qū)與N區(qū)接觸后，由

9、于存在濃度差的原因，結(jié)面附近的空穴將從濃度高的P區(qū)向濃度低的N區(qū)擴(kuò)散，在P區(qū)留下不易擴(kuò)散的帶負(fù)電的電離受主雜質(zhì)，結(jié)果使得在結(jié)面的P區(qū)一側(cè)出現(xiàn)負(fù)的空間電荷；同樣地，結(jié)面附近的電子從濃度高的N區(qū)向濃度低的P區(qū)擴(kuò)散，在N區(qū)留下帶正電的電離施主雜質(zhì)，使結(jié)面的N區(qū)一側(cè)出現(xiàn)正的空間電荷。2簡(jiǎn)要敘述PN結(jié)勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容的形成機(jī)理及特點(diǎn)。P56,P64 PN結(jié)的擴(kuò)散電容是因?yàn)橥饧与妷旱淖兓?，結(jié)的界面兩邊少數(shù)載流子的積累或抽取形成的。勢(shì)壘電容是由于結(jié)兩邊空間電荷區(qū)寬度隨外加電壓的變化而變化形成的。3. 定性介紹PN結(jié)擴(kuò)散電流4共基極放大區(qū)晶體管的電流輸運(yùn)過程。5什么是雙極型晶體管的基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)（厄爾利效

10、應(yīng)）？如何抑制該效應(yīng)？ P107 答：當(dāng) VCE 增大時(shí)，集電結(jié)反偏 (VBC = VBE VCE ) 增大，集電結(jié)耗盡區(qū)增寬，使中性基區(qū)的寬度變窄， 基區(qū)少子濃度分布的梯度增大，從而使 IC 增大。這種現(xiàn)象稱為 基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)，也稱為 厄爾利效應(yīng)。6寫出晶體管的特征頻率fT的表達(dá)式，說(shuō)明改善晶體管頻率特性的主要措施。7什么是MOSFET的閾電壓VT？寫出VT的表達(dá)式，寫出影響VT的因素。（以N溝道MOSFET為例）8什么是有效溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)？如何抑制有效溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)？ 9什么是MOSFET的跨導(dǎo)gm？寫出gm的表達(dá)式，并討論提高gm的措施。三、計(jì)算題略。四畫圖題 1、PN結(jié)有外加電壓（正向和反向）時(shí)的少子濃度分布圖。外加正向電壓時(shí)