《半導體器件物理》復習題2012

PAGEPAGE1《半導體器件物理》復習思考題2012.12（一）判斷對錯：(對的打“”，錯的打“×”)（1）p-n結勢壘區(qū)中存在有空間電荷和強的電場。（）（2）單邊突變的p+-n結的勢壘區(qū)主要是在摻雜濃度較高的p+型一邊。（×）（3）熱平衡、非簡并p-n結（同質結）的勢壘高度可以超過半導體的禁帶寬度。（×）（4）突變p-n結因為是由均勻摻雜的n型半導體和p型半導體構成的，所以勢壘區(qū)中的電場分布也是均勻的。（×）（5）因為在反向電壓下p-n結勢壘區(qū)中存在有較強的電場，所以通過p-n結的反向電流主要是多數載流子的漂移電流。（×）（6）p-n結所包含的主要區(qū)域是勢壘區(qū)及其兩邊的少數載流子擴散區(qū)。（）（7）p-n結兩邊準費米能級之差就等于p-n結上所加電壓的大小。（）（8）金屬與半導體接觸一般都形成具有整流特性的Schottky勢壘，但如果金屬與較高摻雜的半導體接觸卻可以實現歐姆接觸。（）（9）BJT的共基極直流電流增益α0，是除去集電極反向飽和電流之外的集電極電流與發(fā)射極電流之比。（）（10）BJT的特征頻率fT決定于發(fā)射結的充電時間、載流子渡越中性基區(qū)的時間、集電結的充電時間和載流子渡越集電結勢壘區(qū)的時間。（）（11）集電極最大允許工作電流ICM是對應于晶體管的最高結溫時的集電極電流。（×）（12）使BJT由截止狀態(tài)轉換為臨界飽和狀態(tài)，是由于驅動電流IBS=ICS/β≈VCC/βRL的作用；而進一步要進入過驅動飽和狀態(tài)，則還需要人為地在集電極上加正向電壓。（×）（13）在過驅動飽和狀態(tài)下工作的BJT，除了需要考慮基區(qū)中的少數載流子存儲效應以外，還需要考慮集電區(qū)中的少數載流子存儲效應。（）（14）異質結雙極型晶體管(HBT)，由于采用了寬禁帶的發(fā)射區(qū)，使得注射效率與發(fā)射結兩邊的摻雜濃度關系不大，所以即使基區(qū)摻雜濃度較高，也可以獲得很高的放大系數和很高的特征頻率。（）（15）對于耗盡型的長溝道場效應晶體管，在柵極電壓一定時，提高源-漏電壓總可以使溝道夾斷。（）（16）當耗盡型場效應晶體管的溝道被夾斷以后，溝道就不能夠再通過電流了，漏極電流將變?yōu)?。（×）（17）對于場效應晶體管，緩變溝道近似就是把柵極電壓產生的電場的作用和源-漏電壓產生的電場的作用分開來考慮，這種近似只適用于長溝道晶體管，對短溝道晶體管并不適用。（）（18）場效應晶體管溝道區(qū)域的摻雜濃度越大，器件的閾值電壓就越高。（）（19）對于MOSFET，當出現溝道以后，柵極電壓再增高，半導體表面以內的耗盡層的厚度就不再增大了。（）（20）增強型MOSFET是在不加柵極電壓時存在有溝道、能夠導電的一種場效應晶體管；耗盡型MOSFET是在不加柵極電壓時無溝道、不導電的一種場效應晶體管。（×）（21）MOSFET的亞閾值斜率(擺幅)S值的大小反映了MOSFET在亞閾區(qū)的開關性能，要求越小越好。（）（22）短溝道MOSFET的閾值電壓，由于電荷“共享”的緣故，將有所降低。（）（23）窄溝道MOSFET的閾值電壓將有所升高，原因是柵極的“邊緣場”、或者實際上是場區(qū)表面摻雜所造成的。（）（24）MOSFET溝道中的熱電子主要是出現在漏極一端，它對于小尺寸MOSFET以及MOS-VLSI的性能退化或者失效的影響不大。（×）（25）MOSFET的擊穿機理有漏結雪崩擊穿、S-D穿通和溝道雪崩擊穿三種；而短溝道MOSFET的擊穿主要是溝道雪崩擊穿和S-D穿通。（）（26）MOS-數字VLSI中器件的小型化要求，實際上就是要減小源和漏的結深、減薄柵氧化層厚度以及降低電源電壓或提高襯底的摻雜濃度。（）（27）CMOS具有輸出電壓擺幅大(無閾值損失)、噪聲容限大、靜態(tài)功耗低等優(yōu)點，很適宜于大規(guī)模集成。（）（28）對于SOI襯底的MOS-VLSI，一般是采用薄半導體膜的耗盡型MOSFET，因為它具有優(yōu)異的短溝特性和近似理想的亞閾斜率等優(yōu)點。（）（二）填空：（1）提高半導體的摻雜濃度，p-n結的勢壘高度將會＿增大＿＿，p-n結的勢壘厚度將會＿＿＿；如果重摻雜，使半導體達到高度簡并時，p-n結的勢壘高度將會＿減?。撸撸?。（增大；減?。徊蛔儯?）當環(huán)境溫度升高時，p-n結的勢壘高度將會＿減?。撸撸?，p-n結的勢壘厚度將會＿減小＿＿，p-n結的正向壓降將會＿＿減?。撸撸?。（增大；減??；不變）（3）半導體耗盡層就是其中不存在有＿任何載流子＿＿＿＿的區(qū)域。（任何載流子；任何電荷；任何載流子和任何電荷）（4）線性緩變p-n結的雪崩擊穿電壓要＿高于＿＿突變p-n結的擊穿電壓。（高于；低于；等于）（5）同時表征少數載流子的壽命長短和擴散快慢的一個重要參量是＿擴散長度＿＿＿。（遷移率；擴散系數；擴散長度）（6）決定通過p-n結電流大小的主要因素是＿少數載流子擴散的濃度梯度＿。（少數載流子擴散的濃度梯度；多數載流子的濃度；載流子的漂移速度；勢壘區(qū)中的電場）；限制p-n結電流大小的主要區(qū)域是＿勢壘區(qū)兩邊的中性擴散區(qū)＿。（存在有電場的勢壘區(qū)；勢壘區(qū)兩邊的中性擴散區(qū)；勢壘區(qū)和擴散區(qū)以外的中性區(qū)）（7）通過p+-n結的電子電流＿＿小于＿＿＿空穴電流。（大于；小于；等于）（8）對于Si的p-n結，其反向電流主要是＿勢壘區(qū)中復合中心的產生電流＿。（在擴散區(qū)的少數載流子擴散電流；勢壘區(qū)中復合中心的產生電流；勢壘區(qū)中的漂移電流）溫度升高時，Sip-n結的反向電流將＿指數增加＿。（線性增加；指數增加；快速下降；不變）（9）p-n結在正向電壓下呈現出的電容，有＿＿勢壘電容和擴散電容＿＿＿＿。（勢壘電容；擴散電容；勢壘電容和擴散電容）（10）由金屬-半導體接觸構成的Schottky二極管，是＿多數載流子器件＿＿＿。（少數載流子器件；多數載流子器件）與p-n結二極管相比，Schottky二極管具有＿＿＿＿較低＿＿的正向電壓。（較高；較低；相等）（11）對于放大狀態(tài)的n+-p-n晶體管，通過基極的電流分量包括有＿在基區(qū)復合的電子電流，在發(fā)射區(qū)注入空穴的擴散電流，在基區(qū)抽取的電子的擴散電流，發(fā)射結勢壘區(qū)中復合中心的電流＿。（12）BJT的ICEO要比ICBO約大＿＿＿β0＿＿＿＿倍。（α0；β0）（13）BJT的發(fā)射極電流集邊效應是由于＿基區(qū)擴展電阻＿＿而產生的。（發(fā)射極串聯電阻；基區(qū)擴展電阻；基區(qū)展寬效應；基區(qū)電導調制效應）（14）Early效應是由集電結電壓變化＿＿所引起的，其基本涵義是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；Kirk效應是由＿大的發(fā)射極電流＿所引起的，其基本的涵義是。（發(fā)射結電壓變化；集電結電壓變化；高的集電結電壓；大的發(fā)射極電流；大的基極電流）（15）BJT的集電結與單獨的p-n結相比（在可類比的情況下），它通過的電流要＿大＿，其擊穿電壓要＿低＿＿。（大；小；高；低）（16）影響雙極型晶體管耗散功率的主要因素是＿＿＿＿熱阻＿＿＿。（基極電阻；擊穿電壓；集電極最大允許工作電流；熱阻）（17）BJT的開關時間一般主要決定于＿基區(qū)和集電區(qū)中過量存儲電荷消失的時間＿＿。（發(fā)射結的充放電時間；基區(qū)和集電區(qū)中過量存儲電荷消失的時間；集電結的充放電時間）（18）與雙極型晶體管不同，場效應晶體管是＿電壓控制＿＿器件（電壓控制；電流控制），是＿＿多數＿＿載流子器件（多數；少數）。（19）MOSFET的閾值電壓基本上包含有＿柵氧化層上的電壓，使半導體表面產生強反型層所需要的電壓，平帶電壓[包含金屬-半導體的功函數差和SiO2/Si系統(tǒng)內部和界面的電荷]＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿幾個部分的電壓。（20）MOSFET的閾值電壓隨著溫度的升高將＿下降＿（下降；增大；不變）。（21）對于長溝道場效應晶體管，其電流飽和的機理是＿溝道夾斷＿＿；而對于短溝道溝道場效應晶體管，其電流飽和的機理是＿速度飽和＿＿＿。（溝道夾斷；速度飽和；遷移率下降）（22）場效應晶體管的跨導gm是反映柵極電壓變化引起源-漏電流變化的大小＿（柵極電壓變化引起源-漏電流變化的大??；源-漏電壓變化引起源-漏電流變化的大小），它表征著場效應晶體管的＿放大性能＿＿（輸出電阻；輸入電阻；放大性能）。（23）對于場效應晶體管，其飽和區(qū)的跨導要＿大于＿＿線性區(qū)的跨導（大于；小于；等于），并且飽和區(qū)的跨導等于＿線性區(qū)的漏電導＿（飽和區(qū)的漏電導；線性區(qū)的漏電導；襯底的跨導）。（24）場效應晶體管的特征頻率(截止頻率)fT是根據＿輸出交流電流等于輸入交流電流＿來確定的（輸出交流電流等于輸入交流電流；輸出阻抗等于輸入阻抗；輸出電壓等于輸入電壓）；短溝道MOSFET的fT，往往決定于柵極回路時間常數，它與溝道長度之間具有＿平方反比＿＿關系（正比；反比；無關；平方反比）。（25）MOSFET表面溝道中載流子的遷移率要＿低于＿＿埋溝中載流子的遷移率（高于；低于；等于），并且在室溫下遷移率隨著溫度的升高將＿下降＿＿＿（下降；增大；不變）。（26）MOSFET源-漏之間所能加的最高電壓（擊穿電壓）決定于＿漏結的擊穿電壓和源-漏穿通電壓＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（源結的擊穿電壓；漏結的擊穿電壓；柵氧化層的耐壓；源-漏穿通電壓）。（27）MOSFET的亞閾狀態(tài)是＿不出現＿溝道的一種工作模式（出現；不出現）；亞閾電流與柵極電壓之間＿有指數＿＿關系（有指數；有線性；沒有）。（28）限制著小尺寸MOSFET進一步縮小尺寸的DIBL效應，將使得漏極電流＿增大＿，和使得閾值電壓＿減?。撸摺＃ㄔ龃螅粶p??；不變）（29）小尺寸MOSFET的LDD（輕摻雜漏區(qū)）結構，其主要特點是可防止＿熱電子效應＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（短溝道效應；熱電子效應；源-漏穿通效應）（30）浮置柵雪崩注入MOS（FAMOS）器件和疊柵雪崩注入MOS（SAMOS）器件都是利用＿＿＿＿＿溝道雪崩注入效應＿＿＿＿＿＿＿來工作的一種存貯器件。（雪崩擊穿效應；溝道雪崩注入效應；載流子速度飽和效應）（31）雙極型集成電路中器件的縮小規(guī)則適宜于采用＿恒定電壓(CV)縮小規(guī)則＿＿,而MOS-VLSI數字集成電路中器件的縮小規(guī)則適宜于采用＿＿＿恒定亞閾特性縮小規(guī)則＿＿＿＿＿。（恒定電場(CE)縮小規(guī)則；恒定電壓(CV)縮小規(guī)則；恒定亞閾特性縮小規(guī)則）（32）對于CMOS-E/E靜態(tài)反向器，最低電平是＿地電位＿＿＿，最高電平是＿電源電壓＿＿。（電源電壓；地電位；電源電壓減去閾值電壓；電源電壓減去柵-源電壓）（33）CMOS反向器的邏輯閾值電壓一般選取為電源電壓的一半＿（電源電壓；電源電壓的一半；驅動管的閾值電壓）；在這時驅動管和負載管都處于飽和狀態(tài)＿＿狀態(tài)（截止狀態(tài)；飽和狀態(tài)；放大狀態(tài)）。（34）對于CMOS，采用SOI襯底的最大好處之一是＿＿＿可有效地消除“自鎖”效應＿＿＿＿＿＿＿。（可有效地消除“自鎖”效應；可防止熱電子效應；可提高擊穿電壓）（35）對于VLSI中的小尺寸MOSFET，其溝道區(qū)域一般都需要進行摻雜，它的目的主要是＿＿防止源-漏穿通和控制閾值電壓＿＿＿＿＿＿。（消除熱電子效應；防止源-漏穿通；控制閾值電壓；減弱短溝道效應）（36）實際短溝道MOSFET的輸出伏安特性曲線，在飽和區(qū)的電流并不飽和，其主要原因是＿＿＿DIBL效應和溝道長度調制效應＿＿＿。（DIBL效應；溝道長度調制效應；速度飽和效應：熱載流子效應）（三）復習思考題：1.空間電荷區(qū)是怎樣形成的。畫出零偏與反偏狀態(tài)下pn結的能帶圖。2.為什么反偏狀態(tài)下的pn結存在電容？為什么隨著反偏電壓的增加，勢壘電容反而下降？3.什么是單邊突變結？為什么pn結低摻雜一側的空間電荷區(qū)較寬？4.對于突變p+-n結，分別示意地畫出其中的電場分布曲線和能帶圖：①熱平衡狀態(tài)時；②加有正向電壓時；③加有反向電壓時。5.畫出正偏時pn結的穩(wěn)態(tài)少子濃度分布圖。6.畫出正偏pn結二極管的電子和空穴電流圖。7.解釋pn結二極管擴散電容形成的機制；解釋產生電流和復合電流的形成機制。8.什么是存儲時間？9.為什么隨著摻雜濃度的增大，擊穿電壓反而下降？10.畫出有偏壓時理想金屬半導體結的能帶圖，在圖上標出肖特基勢壘。11.比較肖特基二極管和pn結二極管正偏時的I-V特性。12.什么是異質結？13.對于n+pn晶體管（基區(qū)寬度<<少數載流子擴散長度），分別示意畫出其中各個區(qū)域中的少數載流子濃度的分布曲線：①正向放大工作狀態(tài)；②截止狀態(tài)；③臨界飽和狀態(tài)；④深飽和狀態(tài)。14共基極電流增益的三個限制因素（發(fā)射極注入效率系數、基區(qū)輸運系數和復合系數）的定義和對共基極電流增益的影響。15.什么是基區(qū)寬度調制效應？該效應的另一個稱呼是什么？16.什么是大注入效應？17.晶體管的截止頻率是如何定義的？限制雙極型晶體管的頻率響應的延時因素有那些？18.大致繪出p溝道pnJFET的截面圖，標明器件工作時的電壓極性。19.定性闡述n溝道耗盡型pnJFET的基