微電子研究所研究生入學考試試題

北京理工大學碩士研究生入學考試試題集謝君堂編信息與電子學院2009-6-30北京理工大學總號：032（原北京工業(yè)學院）分號：05——06一九九九年研究生入學考試半導體物理學試題請統(tǒng)考考生答（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（10）（12）十題；請單獨考生答（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（9）（11）（13）十題。（1）（12分）解釋下列名詞：a.直接躍遷與間接躍遷；b.直接復(fù)合與間接復(fù)合；c.費米能級與準費米能級（2）（12分）說明以下幾種效應(yīng)及其物理機制，并說出其可能的應(yīng)用：a.霍耳效應(yīng)；b.光生伏特效應(yīng)；c.壓阻效應(yīng)。（3）（8分）請按照你的看法，寫出半導體能帶的主要特征是什么？（4）（8分）請你根據(jù)對載流子產(chǎn)生與復(fù)合過程的分析，得出在熱平衡條件下，兩種載流子濃度的乘積等于恒量（不需要通過對載流子濃度的計算）。第1頁共3頁北京理工大學總號：032（原北京工業(yè)學院）分號：05——06一九九九年研究生入學考試半導體物理學試題（5）（9分）什么是P-N結(jié)的雪崩擊穿現(xiàn)象，請說明形成擊穿的物理機制（6）（9分）請畫出以N型半導體為襯底的MIS結(jié)構(gòu)，在不同柵壓下的表面能帶的形狀與電荷的分布，同時給予簡要的說明。（7）（10分）推導出P-N結(jié)的接觸電勢差的表示式。（8）（10分）請設(shè)計一個使用半導體的利用太陽能致冷的電器，要求畫出原理圖，不要求設(shè)計細節(jié)。（9）（10分）請利用溫差電效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)構(gòu)想一個既可加溫又可致冷的電器。（10）（10分）如果給你一塊半導體樣品，請你判斷其導電類型，你采用什么辦法？請說明你采用的方法的原理和實驗的具體做法。（11）（10分）請詳細說明如何利用光電導的衰減測量少子的壽命（要求說明原理、儀器和測量方法）（12）（12分）室溫條件下考慮一個N型鍺樣品，施主濃度，樣品截面積為，長為1㎝，電子和空穴的壽第2頁共3頁北京理工大學總號：032（原北京工業(yè)學院）分號：05——06一九九九年研究生入學考試半導體物理學試題命均為100μs。假定樣品被光照射，且光被均勻地吸收，電子—空穴對產(chǎn)生率為，已知室溫下，，，計算該半導體樣品有光照時的電阻率和電阻。（13）（12分）考慮室溫下的兩個硅樣品，分別摻入濃度為N1和N2的硼雜質(zhì)。已知室溫下硅的本征載流子濃度為，而且有N1﹥N2﹥﹥。問：a.哪個樣口的少子濃度低？b.哪個樣品的費米能級離價帶頂近？c.如果再摻入少量的磷（設(shè)磷的濃度為N3，且N3＜N2），兩樣品的費米能級又如何變化？以上問題均應(yīng)通過公式計算得出結(jié)論。北京理工大學200０年碩士研究生入學考試試題科目代碼：科目名稱：分號：試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效，試題上不準填寫準考證號和姓名。請統(tǒng)考考生答：一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十二題。請單獨考試考生答：一、二、三、四、五、六、七、八、九題；十、十一題中任選一題；十二、十三題中任選一題。解釋名詞（共１６分，每小題４分）載流子陷阱ＰＮ結(jié)的熱電擊穿歐姆接觸同型異質(zhì)結(jié)與反型異質(zhì)結(jié)二．（８分）金屬一半導體接觸能否實現(xiàn)少子注入，為什么？三．（８分）光電導效應(yīng)的增強常用光電導增益因子來表示。如光敏電阻外加電壓為Ｖ，電子遷移率為，電極間距離為ι，請據(jù)此導出光電導增益因子的表達式。四．（８分）半導體中載流子在運動過程中為什么會遭到散射？半導體中的主要散射機構(gòu)有哪些？第1頁共3頁北京理工大學200０年碩士研究生入學考試試題科目代碼：科目名稱：分號：試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效，試題上不準填寫準考證號和姓名。五．（８分）為了縮短半導體中的少數(shù)載流子壽命，可以采用哪些手段？簡要說明采用這些手段的原因。六．（８分）為了降低ＰＮ結(jié)的勢壘電容，可以采用哪些手段？簡要說明采用這些手段的原因。七．（８分）肖特基二極管不同于ＰＮ結(jié)二極管的主要特點是什么？八．（８分）以Ｎ型硅為例，說明強電離時半導體中的雜質(zhì)電離程度與哪些因素有關(guān)？九．（８分）畫出典型的Ｎ型半導體ＭＩＳ結(jié)構(gòu)的Ｃ－Ｖ特性曲線，并簡要說明。十．（１０分）對一個沒有任何標識的二極管，如何通過實驗判斷其中的ＰＮ結(jié)是冶金結(jié)還是擴散結(jié)。（方法任選，要求對所選用的方法做出具體的說明，即方法的依據(jù)，所用的儀器設(shè)備和實驗步驟）第2頁共3頁北京理工大學200０年碩士研究生入學考試試題科目代碼：科目名稱：分號：試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效，試題上不準填寫準考證號和姓名。十一．（１０分）如何利用ＰＮ結(jié)來測量溫度？請設(shè)想一種方案。十二．（１０分）證明：在一定的簡化條件下，ＰＮ結(jié)的勢壘區(qū)復(fù)合電流Ｊr可表示為其中，ＸＤ為勢壘區(qū)寬度，τ為載流子壽命。十三．（１０分）證明：ＰＮ結(jié)單位面積上的微分擴散電容為其中，Ｌn與Ｌp分別為電子與空穴的擴散長度。第3頁共3頁北京理工大學2001年碩士研究生入學考試試題科目代碼：413科目名稱：半導體物理學分號：05——03試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效，試題上不準填寫準考證號和姓名。解釋名詞（共12分，每小題3分）1．有效質(zhì)量2.準費米能級3.狀態(tài)密度4.載流子遷移率二．回答問題（共32分，每小題4分）1.絕緣體、半導體、導體的能帶結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？2．輻射復(fù)合、非輻射復(fù)合、俄歇復(fù)合有何區(qū)別？3．直接躍遷與間接躍遷的區(qū)別？4．P-N結(jié)的擊穿有幾種？請分別說明它們的機制。5.P-N結(jié)的電容效應(yīng)有幾種？解釋它們的物理成因。6．什么是簡并半導體？在什么情況下發(fā)生簡并化？7．半導體的載流子運動有幾種方式？如何定量描述它們？8．載流子濃度隨溫度的增加是增大還是減少？為什么？三．寫出下面列出的常用公式，并寫出所用符號代表的物理意義。（共10分，每小題2分）1．熱平衡狀態(tài)下，半導體中兩種載流子的乘積。2．非平衡載流子濃度隨時間的衰減公式。3．P-N結(jié)的I-V關(guān)系。第1頁共3頁北京理工大學2001年碩士研究生入學考試試題科目代碼：413科目名稱：半導體物理學分號：05——03試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效，試題上不準填寫準考證號和姓名。4．一種載流子的霍耳系數(shù)。5．半導體電導率的一般表達式。四．選擇題（共6分，每小題2分）1．室溫下，硅中本征載流子濃度的數(shù)量級大致是（）A．B.C.2.在硅中,電子漂移速度的上限為()A.B.C.3.在硅中,硼雜質(zhì)的電離能大致是().A.0.45evB.0.045evC.4.5evD.45ev五．(８分)已知：硅半導體材料中施主雜質(zhì)濃度為求：１．在Ｔ＝３００Ｋ時ＥＦ的位置．２．當施主雜質(zhì)電離能為０．０５ev,T=300K時，施主能級上的濃度。六．（６分）室溫下，Ｎ型硅中摻入的施主雜質(zhì)濃度，在光的照射下產(chǎn)生了非平衡載流子，其濃度為Δn=Δp=。求此情況下，電子與空穴的準費米能級的位置，并與沒有光照時的費米能級比較。七．（６分）摻雜濃度為的硅半導體中，少子壽命為第2頁共3頁北京理工大學2001年碩士研究生入學考試試題科目代碼：413科目名稱：半導體物理學分號：05——03試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效，試題上不準填寫準考證號和姓名。秒，當中由于電場的抽取作用（如在反向偏壓下ＰＮ結(jié)附近的空間電荷區(qū)中）少子被全部清除，求此情況下電子空穴對的產(chǎn)生率。八．（８分）一硅樣品，摻入的硼濃度為９×，同時摻入的砷濃度為１４×。１．在室溫下此樣品是Ｎ型還是Ｐ型？２．當Ｔ＝３００Ｋ時的多子及少子濃度？３．當溫度升高到６００Ｋ時，此半導體樣品是Ｎ型還是Ｐ型？九．（６分）設(shè)Ｐ型硅受主濃度ＮＡ＝５×，氧化層厚度dI=1500A，柵極金屬為鋁的ＭＯＳ結(jié)構(gòu)，氧化層中的正電荷密度。已知鋁硅的接觸勢差Ｖms=－０．８伏，真空介電常數(shù)，二氧化硅介電常數(shù)。求平帶電壓。十．（６分）根據(jù)－Ｎ結(jié)反向擴散電流密度公式指出在Ｇe、Ｓi兩種材料構(gòu)成的－Ｎ結(jié)的反向電流中勢壘區(qū)產(chǎn)生電流與反向擴散電流哪個占主要地位？第3頁共3頁北京理工大學2002年碩士研究生入學考試試題科目代碼：413科目名稱：半導體物理學分號：05——03試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效，試題上不準填寫準考證號和姓名。一．（15分）請回答下列問題：1．費米分布函數(shù)的表示式是什么？2．T=0K及T＞0K時該函數(shù)的圖形是什么？3．費米分布函數(shù)與波爾茲曼分布函數(shù)的關(guān)系是什么？二．（15分）請畫出N型半導體的MIS結(jié)構(gòu)的C—V特性曲線，要求在圖中表示出：1．測量頻率的影響。2．平帶電壓。3．積累、耗盡與反型狀態(tài)各對應(yīng)曲線的哪一部分？三．（15分）請畫出圖形并解釋：1．直接能隙與間接能隙。2．直接躍遷與間接躍遷。3．直接復(fù)合與間接復(fù)合。四．（15分）下列三種效應(yīng)的實際表現(xiàn)是什么？請說出其物理成因。第1頁共2頁北京理工大學2002年碩士研究生入學考試試題科目代碼：413科目名稱：半導體物理學分號：05——03試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效，試題上不準填寫準考證號和姓名。1．霍耳效應(yīng)。2．塞貝克效應(yīng)。3．光生伏特效應(yīng)。五．（10分）請設(shè)計一個實驗，來驗證MIS結(jié)構(gòu)的絕緣層中存在著可動電荷。六．（15分）室溫下，一個N型硅樣品，施主濃度ND=少子壽命，設(shè)非平衡載流子的產(chǎn)生率，計算電導率及準費米能級的位置。（硅的，室溫下本征載流子濃度為）七．（15分）有人在計算“施子濃度的鍺材料中，在室溫下的電子和空穴濃度”問題時采取了如下算法：由于室溫下施主已全部電離，所以電子濃度就等于施主濃度與室溫下的本征載流子濃度之和。請判斷這種算法是否正確，如果你認為正確，請說明理由；如果你認為不正確，請把正確的方法寫出來。（室溫下鍺的本征載流子濃度可取值）機密★啟用前試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題北京理工大學2004攻讀碩士學位研究生入學考試試題試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題請解釋下列各概念(每小題5分,總分20分)間隙式雜質(zhì)和替位式雜質(zhì)本征激發(fā)熱電擊穿表面勢說明以下各種效應(yīng),并說明每種效應(yīng)的一種應(yīng)用(每小題7分,總分28分)霍耳效應(yīng)光生伏特效應(yīng)珀爾貼效應(yīng)壓阻效應(yīng)三?；卮鹣铝袉栴}（總分50分）1.請寫出1)費米分布函數(shù)的表示式,式中各符號的意義及其與溫度(T=OK,T>OK)的關(guān)系曲線2)在什么情況下,費米分布函數(shù)可以用玻爾茲曼分布函數(shù)近似。（10分）2.解釋金屬—半導體接觸的整流作用(不要求推導公式,要求說明整流作用的物理機制)。（16分）3.給出硅樣品的受主濃度為,禁帶寬度為1.12eV,電子親合能力為3.4eV,求功函數(shù)的值。（16分）★★答卷須知試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效。2008年攻讀碩士學位研究生入學考試試題 科目代碼：822科目名稱：半導體物理學一、單項選擇題（總分16分，每小題2分）1.若某半導體導帶中發(fā)現(xiàn)電子的幾率為零，則該半導體必定（）a）不含施主雜質(zhì)b）不含受主雜質(zhì)c）本征半導體d）處于絕對零度2.半導體中載流子擴散系數(shù)的大小決定于其中的（）a）散射機構(gòu)b）能帶結(jié)構(gòu)c）復(fù)合機構(gòu)d）晶體結(jié)構(gòu)3.在溫室條件下，1cm3的硅中摻入濃度為1016/cm3的N型雜質(zhì)，則其電導率將增加（）倍a）一百萬b）一千萬c）十萬d）無法確定4.硅中摻金工藝主要用于制造（）器件a）大功率b）高反壓c）高頻d）低噪聲5.現(xiàn)有一材料的電阻率隨溫度增加而先下降后上升，該材料是（）a）金屬b）本征半導體c）摻雜半導體d）高純化合物半導體6.MOS器件的導電溝道是（）層a）耗盡b）反型c）阻擋d）反阻擋7.有效的復(fù)合中心能級通常都是靠近（）a）b）c）d）8.反向的PN結(jié)空間電荷區(qū)中不存在（）電流a）少子b）漂移c）產(chǎn)生d）復(fù)合二、多項選擇題（總分24分，每小題3分）1.以下的敘述中（）不屬于空穴的特征a）空穴濃度等于價帶中空狀態(tài)濃度b）空穴所帶的正電荷等于電子電荷c）空穴的能量等于原空狀態(tài)內(nèi)電子的能量的負值d）空穴的波矢與原空狀態(tài)內(nèi)電子的波矢相同2.關(guān)于電子的費米分布函數(shù)f(E)，敘述正確的是（）a）是能量為E的一個量子狀態(tài)被電子占據(jù)的幾率b）電子在能量為E的狀態(tài)上服從泡利原理c）當EC-EF〉〉kT時，費米分布可用波爾茲曼分布近似d）服從費米分布的半導體是簡并的3.關(guān)于結(jié)的敘述中（）是正確的a）流過結(jié)的正向電流成分中空穴電流占優(yōu)勢b）結(jié)的耗盡區(qū)寬度主要在N型側(cè)c）流過結(jié)的反向電流成分中沒有復(fù)合電流d）降低N區(qū)的摻雜濃度可以提高結(jié)的反向擊穿電壓4.下面四塊半導體硅單晶，除摻雜濃度不同外，其余條件均相同，由下面給出的數(shù)據(jù)可知：電阻率最大的是（），電阻率最小的是（）a）b），c）d）5.下列敘述正確的是（）a）非平衡載流子在電場作用下，在壽命時間內(nèi)所漂移的距離叫牽引長度b）非平衡載流子在復(fù)合前所能擴散深入樣品的平均距離稱為擴散長度c）使半導體導帶底的電子逸出體外所需的最小能量叫電子親和能d）復(fù)合中心指的是促進復(fù)合過程的雜質(zhì)和缺陷6.關(guān)于P型半導體的費米能級的敘述（）是正確的a）由溫度和受主濃度決定b）當溫度一定時，受主濃度越高，與的差就越小c）當受主濃度一定時，溫度越高，與的差就越小d）用適當波長的光均勻照射半導體時，與的差變大7.關(guān)于PN結(jié)擊穿的敘述（）是正確的a）雪崩擊穿的擊穿電壓比隧道擊穿的擊穿電壓高b）輕摻雜的PN結(jié)易發(fā)生雪崩擊穿c）重摻雜的PN結(jié)易發(fā)生隧道擊穿d）P-i-N結(jié)的擊穿電壓要比一般PN結(jié)的擊穿電壓高8.下列敘述中（）是正確的a）PN結(jié)的接觸電勢差隨溫度升高要減小b）PN結(jié)的接觸電勢差c）零偏壓時的硅PN結(jié)微分電阻要比鍺PN結(jié)的微分電阻大d）在相同的正向電壓情況下，鍺PN結(jié)的微分電阻要比硅PN結(jié)的小e）在相同的正向電流情況下，鍺PN結(jié)的微分電阻要比硅PN結(jié)的大三、填空題（共15分，每題3分）1.在公式中，是載流子的_________________，是載流子的_________________。2.N型硅摻砷后，費米能級向_______移動，在室溫下進一步升高溫度，費米能級向_______移動。3.在同一個坐標系中畫出硅和鍺二極管的伏安特性為________________________________________________________________________________4.一維情況下，描述非平衡態(tài)半導體中空穴運動規(guī)律的連續(xù)性方程為寫出每一項的物理意義是：①______________________________________②______________________________________③______________________________________④______________________________________⑤______________________________________⑥______________________________________5.MOS結(jié)構(gòu)的強反型條件是__________________四、解釋或說明下列各名詞（共15分，每小題5分）1.有效質(zhì)量2.本征激發(fā)3.歐姆接觸和肖特基接觸五、說明以下幾種效應(yīng)及其物理機制，并分別寫出其可能的一種應(yīng)用（總分21分，每小題7分）1.湯姆遜效應(yīng)2.霍爾效應(yīng)3.耿氏效應(yīng)六、計算題或證明題（總分59分，共5小題）1、（12分）一塊足夠厚的P型硅樣品，室溫下電子遷移率，電子壽命，其表面處，穩(wěn)定注入的電子濃度。計算：在距表面多遠處？由表面擴散到該處的非平衡少子的電流密度為（表面復(fù)合不計）。2、（12分）一硅結(jié)，結(jié)兩邊的摻雜濃度為，，結(jié)面積，空穴壽命，空穴擴散系數(shù)。室溫下計算：加正偏壓時，流過的電流。3、（12分）已知本征鍺的電導率在310K是為，在273K時為。一個N型鍺樣品，在這兩個溫度時，施主濃度為。試計算：在上述兩個溫度時摻雜鍺的電導率。（設(shè)，）4、（13分）設(shè)一均勻的N型硅樣品，在右半部用一穩(wěn)定的光照射，如圖所示。均勻產(chǎn)生電子空穴對，產(chǎn)生率為g。若樣品足夠長，求穩(wěn)態(tài)時：1）樣品兩邊的空穴濃度分布的表達式2）畫出隨的分布示意圖。5.（10分）證明愛因斯坦關(guān)系式：微電子學與固體電子學2008年研究生入學復(fù)試題姓名： 準考證號： 得分： 矩形波導內(nèi)的TM模的最低模是 。兩種導電媒質(zhì)的電導率和電容率分別是，，，。在分界面上沒有自由電荷的條件是 。位移電流的定義是 。在CPU中，對各種操作實施時間控制的部件是 。程序計數(shù)器PC用于存放 。某存儲器有4096個單元，若采用單譯碼方式，則地址譯碼器有 條譯碼線；若采用雙譯碼方式，則地址譯碼器有 條譯碼線。n個變量的任意兩個不同最大項之和為 。JK觸發(fā)器的特性方程為 。狀態(tài)圖為 。扭環(huán)計數(shù)器的特點是不產(chǎn)生 現(xiàn)象。K個觸發(fā)器可組成模為 的計數(shù)器，無效狀態(tài)數(shù)為 一個無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)滿足 ， 。已知象函數(shù)，則原函數(shù)的初值為 。設(shè)語音信號的最高頻率為4000Hz，則奈奎斯特抽樣周期為 s。周期性方波的帶寬和持續(xù)時間滿足關(guān)系式為: 。當滿足條件 時，二極管可以用一個電阻來等效。要穩(wěn)定放大器的輸出電壓，降低輸出電阻，增大輸入電阻，則應(yīng)引入 反饋。集成運算放大器的輸出輸入間接有反饋元件，若是正反饋，它工作在 ，若是負反饋,他工作在 。降低集電區(qū)電阻率，則集電結(jié)的擊穿電壓要 。若減薄基區(qū)寬度，則基區(qū)電阻要 。PMOSFET與NMOSFET相比，容易發(fā)生閂鎖效應(yīng)的是 。MESFET，MOSFET，JFET三種FET中， 和 工作原理相同。單管禁止門的邏輯符號是 。CMOS反相器的動態(tài)功耗由 和 功耗組成。模擬集成電路對輸出級的要求主要有：（1） ；（2） ；（3） ；（4） 。24.集成電路版圖設(shè)計中的“布局”的含義是 25.畫出實現(xiàn)功能的CMOS電路。26.畫出制造NMOSFET工藝流程圖,并標明每步工藝的名稱（用示意圖表示）。半導體器件物理博士生入學試題說明或解釋下列概念深耗盡暖電子半導體中的速度過沖效應(yīng)相干晶體管金屬場致發(fā)射與半導體場致發(fā)射完成下列問題畫出隧道二極管的電流—電壓特性關(guān)系圖輔以能帶圖詳細解釋他的付電關(guān)系如何制造隧道2級管指出他的一種可能應(yīng)用設(shè)計題設(shè)計一個變?nèi)荻壒?，主要參?shù)為結(jié)電容：C=A/()要求1：求出其雜質(zhì)分布關(guān)系式2：畫出其截圖用不同的頻率測量理志p型或?qū)wmos結(jié)構(gòu)的電壓特性，其特性曲線也不同，完成下列問題在同一個坐標中畫出低頻電容電壓曲線高頻電容電壓曲線深耗層時電容電壓曲線盡可能詳細解釋你的結(jié)果討論題比較長溝道m(xù)oseft的短溝道m(xù)oseft的性能為什么會提出按比例縮小的moseft?moseft尺寸的縮小會受哪些因素的限制?哪些物理效應(yīng)必須可以考慮？設(shè)計一種可以保持moseft特性的moseft器件結(jié)構(gòu)。（說明你的理由）半導體器件物理博士生入學試題一．說明或解釋下列概念1．深耗盡2．熱電子與暖電子3．半導體中的速度過沖效應(yīng)4．相干晶體管5．金屬場致發(fā)射、半導體場致發(fā)射與內(nèi)場致發(fā)射二．完成下列問題1．畫出隧道二極管的電流—電壓特性關(guān)系圖2．詳細解釋隧道二極管的電流—電壓特性（輔以能帶圖加以說明）3．如何制造隧道二極管？4．指出他的一種可能應(yīng)用三．討論題用不同的頻率測量理想p型半導體MOS結(jié)構(gòu)的電容—電壓特性，其特性曲線也不同，完成下列問題：在同一個坐標中畫出：·低頻電容—電壓曲線·高頻電容—電壓曲線·深耗盡狀態(tài)時電容—電壓曲線2．盡可能詳細解釋你的結(jié)果3．如果是非理想MOS結(jié)構(gòu)，電容—電壓特性將如何變化？四．討論題1．比較長溝道MOSFET與短溝道MOSFET的性能2．為什么會提出按比例縮小的MOSFET?3．MOSFET尺寸的縮小會受哪些因素的限制?哪些物理效應(yīng)必須要加以考慮？設(shè)計一種可以保持長MOSFET特性的短溝道MOSFET器件結(jié)構(gòu)。說明你的理由）五．設(shè)計題設(shè)計一個變?nèi)荻O管主要參數(shù)為結(jié)電容：要求：1．求出其雜質(zhì)分布關(guān)系式2．畫出其管芯截面圖3.指出他的一種可能應(yīng)用博士生入學面試題版圖設(shè)計中提高可靠性的措施有哪些？數(shù)字集成電路設(shè)計的流程是什么？如果你被錄取，談?wù)勀悴┦空撐墓ぷ髌陂g的研究計劃、設(shè)想、打算及有何要求。電路設(shè)計中提高可靠性的措施有哪些？請解釋以下名詞：SRAM,SDRAM,IRQ,BIOS,VHDL。如果你被錄取，談?wù)勀悴┦空撐墓ぷ髌陂g的研究計劃、設(shè)想、打算及有何要求。模擬集成電路設(shè)計有哪些考慮因素？簡述鎖存器（latch）和觸發(fā)器（flip-flop）的區(qū)別。如果你被錄取，談?wù)勀悴┦空撐墓ぷ髌陂g的研究計劃、設(shè)想、打算及有何要求。負反饋的種類有哪些？靜態(tài)和動態(tài)時序模擬的優(yōu)缺點？如果你被錄取，談?wù)勀悴┦空撐墓ぷ髌陂g的研究計劃、設(shè)想、打算及有何要求。模擬集成電路的設(shè)計流程是什么？MOS集成電路比BJT有什么優(yōu)點？如果你被錄取，談?wù)勀悴┦空撐墓ぷ髌陂g的研究計劃、設(shè)想、打算及有何要求。模擬集成電路的版圖設(shè)計和數(shù)字集成電路的版圖設(shè)計考慮是否相同？模擬集成電路設(shè)計有哪些考慮因素？如果你被錄取，談?wù)勀悴┦空撐墓ぷ髌陂g的研究計劃、設(shè)想、打算及有何要求。降低集成電路功耗的措施有哪些？用波形表示D觸發(fā)器的功能。如果你被錄取，談?wù)勀悴┦空撐墓ぷ髌陂g的研究計劃、設(shè)想、打算及有何要求。全定制集成電路設(shè)計的優(yōu)缺點是什么？為什么一個標準反相器中P管的寬長比要比N管的寬長比長？如果你被錄取，談?wù)勀悴┦空撐墓ぷ髌陂g的研究計劃、設(shè)想、打算及有何要求。請設(shè)計一個CMOS反相器，要求相同的上升和下降時間。請給出PMOS和NMOS管的寬度，并解釋。版圖設(shè)計規(guī)則是根據(jù)什么制定出來的？如果你被錄取，談?wù)勀悴┦空撐墓ぷ髌陂g的研究計劃、設(shè)想、打算及有何要求。★★答卷須知試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效。2009年攻讀碩士學位研究生入學考試試題 科目代碼：080903科目名稱：半導體物理學（A卷）一、單項選擇題（總分16分，每小題2分）1.設(shè)半導體能帶位于處，則下列敘述（）正確a）能帶底的電子有效質(zhì)量為正 b）能帶底的電子有效質(zhì)量為負c）能帶底的電子有效質(zhì)量為負d）能帶底附近電子的速度為負2.在室溫時，在本征半導體的兩端外加電壓,則（）a）價帶中的電子不參與導電b）價帶中的電子參與導電c）基本能級位于禁帶中央的下方d）基本能級位于禁帶中央的上方3.在制造半導體高速開關(guān)器件時，認為地摻入金，其目的是（）a）減少關(guān)斷時間 b）增加電流放大倍數(shù)c）提高擊穿電壓 d）增加少子壽命4.關(guān)于載流子濃度,對同一材料，在一定溫度時，正確的說法是（）a）僅適用于本征半導體 b）僅適用于p型半導體c）僅適用于n型半導體 d）以上三種情況都適用5.由（）散射決定的遷移率正比于a）電離雜質(zhì) b）聲子波c）光子波 d）電子間的6.關(guān)于半導體中非平衡載流子的壽命，下列敘述不正確的是a）壽命與材料類型有關(guān)b）壽命與材料的表面狀態(tài)有關(guān)c）壽命與材料的純度有關(guān)d）壽命與材料的晶格完整性有關(guān)7.若pn結(jié)空間電荷區(qū)中不存在復(fù)合電流，則pn結(jié)一定在（）工作狀態(tài)a）反向b）正向c）擊穿d）零偏壓8.在同樣的條件下，硅二極管的反向飽和電流要比鍺二極管的要（）a）大B）小c）相等D）無法判斷二、多項選擇題（總分24分，每小題3分）1.關(guān)于霍耳效應(yīng)，下列敘述正確的是a）n型半導體的霍耳系數(shù)總是負值。b）p型半導體的霍耳系數(shù)可以是正值，零或負值。c）利用霍耳效應(yīng)可以判斷半導體的導電類型d）霍耳電壓與樣品形狀有關(guān)。a）空穴濃度等于價帶中空狀態(tài)濃度b）空穴所帶的正電荷等于電子電荷c）空穴的能量等于原空狀態(tài)內(nèi)電子的能量的負值d）空穴的波矢與原空狀態(tài)內(nèi)電子的波矢相同2.下列（）不屬于熱電效應(yīng)a）塞貝克效應(yīng)b）帕耳帖效應(yīng)c）湯姆遜效應(yīng)d）帕斯托效應(yīng)3.半導體pn結(jié)激光的發(fā)射，必須滿足的條件是（）a）形成粒子數(shù)分布反轉(zhuǎn)b）共振腔c）至少達到閾值的電流密度d）pn結(jié)必須處于反向工作狀態(tài)4.若，則正確的是a）金屬與n型半導體接觸形成阻擋層b）金屬與p型半導體接觸形成反阻擋層c）金屬與n型半導體提接觸形成反阻擋層d）金屬與p型半導體接觸形成阻擋層5.下列結(jié)構(gòu)中，（）可以實現(xiàn)歐姆接觸a）金屬-n+-nb）金屬-p+-pc）金屬-p-p+d）金屬-n-n+6.下列關(guān)于p+n結(jié)的敘述中，（）是正確的a）p+n結(jié)的結(jié)電容要比相同條件的pn結(jié)結(jié)電容大b）流過p+n結(jié)的正向電流中無產(chǎn)生電流成分c）p+n結(jié)的開關(guān)速度要比一般pn結(jié)的開關(guān)速度快d）p+n結(jié)的反向擊穿電壓要比一般pn結(jié)的低7.對于硅pn結(jié)的擊穿電壓，敘述正確的是（）a）擊穿電壓>6.7V時，為雪崩擊穿b）擊穿電壓<4.5V時，為隧道擊穿c）隧道擊穿電壓的溫度系數(shù)為正值d）雪崩擊穿電壓的溫度系數(shù)為負值8.在理想MIS結(jié)構(gòu)中，下列結(jié)論（）正確a）平帶電壓為零b）c）無外加電壓時，半導體表面勢為零d）無外加電壓時，半導體表面無反型層也無耗盡層三、填空題（共15分，每題3分）1.在晶體中電子所遵守的一維薛定諤方程為 ，滿足此方程的布洛赫函數(shù)為 。2.硅摻磷后，費米能級向 移動，在室溫下進一步提高溫度，費米能級向 移動。3.畫出硅的電阻率隨溫度的變化關(guān)系示意圖 。4.寫出p型半導體構(gòu)成的理想MIS結(jié)構(gòu)形成下列狀態(tài)所滿足的條件：①多子堆積______________________________________②多姿耗盡______________________________________③反型______________________________________5.暖電子通常指的是它的溫度晶格溫度。而熱電子指的是電子的溫度晶格溫度。四、解釋或說明下列各名詞（共15分，每小題5分）1.空穴2.準費米能級3.pn結(jié)的雪崩擊穿五、說明以下幾種效應(yīng)及其物理機制，并分別寫出其可能的一種應(yīng)用（總分21分，每小題7分）1.霍耳效應(yīng)2.半導體的光聲伏特效應(yīng)3.pn結(jié)的電容效應(yīng)六、計算題或證明題（總分59分，共5小題1、（12分）計算硅p+n+結(jié)在時的最大接觸電勢差。2、（12分）設(shè)硅p+n結(jié)的p區(qū)電阻率為0.01，n區(qū)電阻率為10，電子遷移率為100，空穴遷移率為300。求：（1）接觸電勢差（2）勢壘高度（3）勢壘寬度3、（12分）側(cè)得某p+n結(jié)的勢壘電容和反向電壓間關(guān)系如下表所示：00.511.522.532017.315.614.313.312.411.6設(shè)pn結(jié)面積=，計算（1）p+n結(jié)的接觸電勢差（2）求4、（13分）完成下列問題（1）畫出柵控二極管的結(jié)構(gòu)示意圖（2）分析表面電場對pn結(jié)的反向電流的影響（3）分析表面電場對pn結(jié)擊穿特性的影響（4）為穩(wěn)定半導體表面的性質(zhì)，可以采用哪些措施5、（10分）證明pn結(jié)反向電流可以表示為： 式中，，和分別為n型和p型半導體的電導率，為本征半導體的電導率?！铩锎鹁眄氈囶}答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效。2009年攻讀碩士學位研究生入學考試試題 科目代碼：822科目名稱：半導體物理學（B卷）一、單項選擇題（總分16分，每小題2分）1.設(shè)半導體能帶位于處，則下列敘述（）正確a）能帶頂?shù)碾娮佑行з|(zhì)量為正 b）能帶底的電子有效質(zhì)量為負c）能帶頂附近的電子速度為負d）能帶底附近的電子速度為正2.在制造半導體高速開關(guān)器件時，人為地摻入金，其目的是（）a）減小開啟時間 b）增大少子擴散長度c）減小少子壽命 d）增大電壓放大倍數(shù)3.通常把服從（）的電子系統(tǒng)稱為簡并系統(tǒng)。a）波爾茲曼統(tǒng)計率b）費米統(tǒng)計率c）熱平衡d）非平衡4.由（）散射決定的遷移率正比于a）聲學波 b）光學波c）電離雜質(zhì) d）電子間5.純半導體材料的電阻率隨溫度升高而（）a）單調(diào)下降 b）單調(diào)上升c）先下降后上升 d）先上升后下降6.同一種半導體材料，在不同的條件下，載流子的壽命（）a）相同b）不相同c）與材料純度無關(guān)d）與材料的能帶結(jié)構(gòu)無關(guān)7.若pn結(jié)空間電荷區(qū)中存在產(chǎn)生電流，則pn結(jié)一定在（）工作狀態(tài)a）正向b）熱平衡c）反向d）零偏壓8.不屬于熱磁電效應(yīng)的是（）效應(yīng)a）磁阻b）能斯托c）里紀-斯杜克d）壓阻二、多項選擇題（總分24分，每小題3分）1.非直接躍遷過程是（）參與的過程a）電子與光子b）光子與聲子c）電子與聲子d）電子、聲子與光子2.下列（）可以用來判斷半導體的導電類型a）熱探針法B）霍耳效應(yīng)c）帕耳帖效應(yīng)d）光電效應(yīng)3.關(guān)于半導體中非平衡載流子的壽命，下列說法（）是正確的a）壽命與材料的類型有關(guān)b）壽命與材料的表面狀態(tài)有關(guān)c）壽命與材料的純度有關(guān)d）壽命與材料的晶格缺陷有關(guān)4.關(guān)于p+n結(jié)的敘述中，（）是正確的a）流過p+n結(jié)的反向電流成分中，空穴電流占優(yōu)勢b）p+n結(jié)的勢壘電容要比一般pn結(jié)的高c）p+n結(jié)的正向電流成分中沒有產(chǎn)生電流d）p+n結(jié)的擊穿電壓要比p+n+結(jié)的高5.半導體材料中載流子的遷移率由下列（）因素決定a）電離雜質(zhì)的數(shù)量b）工作溫度c）晶體的純度d）晶格的缺陷6.下列說法正確的是（）a）受激電子與空穴互相約束而結(jié)合在一起的整體叫激子b）晶格振動的能量子稱為聲子c）擴散長度是非平衡載流子在復(fù)合前所能擴散深入樣品的平均距離d）牽引長度是電場作用下的非平衡載流子在壽命時間內(nèi)所遷移的距離7.下列結(jié)構(gòu)中不能實現(xiàn)歐姆接觸的是（）a）金屬-n+-nb）金屬-p+-pc）p-p+-金屬d）金屬-n-n+8.在理想MIS結(jié)構(gòu)中，下列說法正確的是（）a）金屬與半導體間功函數(shù)差為零b）絕緣層中無電荷c）平帶電壓為零d）無外加電壓時，表面勢為零三、填空題（共15分，每題3分）1.熱平衡時，半導體中的多子與少子滿足的關(guān)系式為：。2.寫出一維薛定諤方程為： 及滿足此方程解的布洛赫函數(shù)為 ; 。3.在同一坐標中畫出硅二極管和肖特基二極管的伏安特性 。4.MIS結(jié)構(gòu)中，費米勢的定義為： ；n型半導體的費米勢表達式為： 。5.寫出費米分布函數(shù)的表達式 。當時：若 ，則；若 ,則；若 ,則。四、解釋或說明下列各名詞（共15分，每小題5分）1.簡并半導體2.整流接觸與歐姆接觸3.載流子的復(fù)合與產(chǎn)生五、說明以下幾種效應(yīng)及其物理機制，并分別寫出其可能的一種應(yīng)用（總分21分，每小題7分）1.霍耳效應(yīng)2.載流子的雪崩倍增效應(yīng)3.光電效應(yīng)六、計算題或證明題（總分59分，共5小題）1、（12分）計算本征硅在室溫時的電阻率。（已知電子和空穴的遷移率分別為1350和500）。當摻入百萬分之一的磷后，設(shè)雜質(zhì)全部電離，計算其中電導率比本征硅的電導率增加了多少倍？。2、（12分）有一硅p+n結(jié)，p區(qū)摻雜濃度是n區(qū)摻雜濃度的1000倍，而n區(qū)雜質(zhì)含量為百萬分之一，在室溫時：計算：（1）接觸電勢差（2）勢壘高度（3）勢壘寬度3、（12分）利用微分電容-電壓法可以測量單邊突變結(jié)的接觸電勢差和低摻雜一邊的雜質(zhì)濃度。請詳細說明或用公式表述測量的依據(jù)。4、（13分）在小注入時，就pn結(jié)正向和反向工作兩種情況，分析圖中載流子在五個區(qū)域中的運動情況及漂移和擴散的方向及相對大小。++-勢壘區(qū)擴散區(qū)擴散區(qū)中性區(qū)中性區(qū)5、（10分）證明：在熱平衡條件下，pn結(jié)中費米能級處處滿足關(guān)系式：微電子學與固體電子學2009年碩士研究生入學復(fù)試試題1.TTL與非門電路多余輸入端應(yīng)接_________電平。2.．由TTL與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，當RD=SD=1時，觸發(fā)器處于_________狀態(tài)。3．TTL與非門空載時，輸出高電平UOH的典型值約為_________V。4．單相橋式整流電路輸出平均電壓為36V，則變壓器副邊電壓有效值為_________V。5.某場效應(yīng)晶體管工作在恒流區(qū)，當UGS=-1V時，ID=0.8mA,當UGS=-3V時，ID=0.2mA,則該管的低頻跨導gm為_________mA/V。6.若要求放大電路輸入電阻高，且穩(wěn)定輸出電壓，在放大電路中應(yīng)引入的負反饋類型為_______________。7.三種組態(tài)的基本放大電路進行比較，輸入電阻最小的是共___________極放大電路。8.單相橋式整流電路中，變壓器次級電壓為20V（有效值），則每個整流二極管所承受的最大反向電壓為。9.單相橋式整流電容濾波電路中，變壓器次級電壓為10V（有效值），則濾波后的直流輸出電壓為。10.在共射、共基、共集三種組態(tài)的基本放大電路中，輸出電阻最低的是_________放大電路。11．理想二極管構(gòu)成的電路如題2圖，其輸出電壓u0為________12．場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性如題4圖所示，則該管為_______FET13．在雙端輸入單端輸出的差動放大電路中，差模電壓放大倍數(shù)Ad2=50，共模電壓放大倍數(shù)Ac=0.5，若輸入電壓uil=80mV，ui2=60mV，則輸出電壓uo2為____________V。14.在題14圖所示電路中，集成運放的最大輸出電壓為±12V，當輸入6V時輸出電壓為_________V。15．由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，要使Qn+1=1，輸入信號應(yīng)為_________________。16．如題16圖所示電路，輸出函數(shù)F的表達式為________________。17．有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)的電路是_________________。18．已知某基本共射放大電路的ICQ=1mA，UCEQ=6V，管子的飽和壓降Uces=1V，Rc=RL=4KΩ，則該放大電路的最大不失真輸出電壓幅值為________________。19.要構(gòu)建一個一百進制可逆計數(shù)器，至少需要_________個觸發(fā)器。20.共模抑制比KCMRR定義為______________。21．碼元速率和信息速率的關(guān)系式_________________。22.信道容量定義為信道能夠傳輸?shù)腳______________信息速率。23殘留邊帶調(diào)制既克服了DSB信號__________的缺點，又解決了SSB信號實現(xiàn)中的________________。24.載波同步的目的是在接收設(shè)備中產(chǎn)生一個和接收信號的載波_________、_________的本地振蕩，用于_____________。25碼元同步對于二進制信號，又稱_____同步。目的是得知每個接收碼元準確的_______時刻，以便決定積分和__________26群同步又稱_____同步，目的是將接收碼元正確_________。27．電路中電位值與參考點的選取_____關(guān)。電位差值與參考點的選取_______關(guān)。28．正弦電流的平均值為___________。29．在RLC串聯(lián)的正弦交流電路中，當電感上的電壓與電容上的電壓大小相等時，電路發(fā)生了_____________。30．穩(wěn)壓二極管正常穩(wěn)壓工作是工作在其伏安特性曲線的___________區(qū)。31.單位階躍信號的傅立葉變換式為___________、拉普拉斯變換式為____________。32.門函數(shù)的傅立葉變換式為______________。33.數(shù)字信號的定義是_________________________________。34.運算器中，通用寄存器的位數(shù)___________字長。35.CPU的主要功能是：___________控制、_________控制、_________控制和數(shù)據(jù)加工。36.矩形波導內(nèi)的ＴＭ波的最低模是__________。37.寫出媒質(zhì)中位移電流的數(shù)學表達式是___________。38．媒質(zhì)參數(shù)如介電常數(shù)等參數(shù)隨電磁場頻率變化的現(xiàn)象叫__________。39．運算放大器一般由_____________________部分組成。40．BI-ＣＭＯＳ工藝是把________________同時制作在同一芯片上。41．干氧氧化的速率要比濕氧氧化的速率_______。42．光刻工藝的目的是_____________________。43．FET的跨導定義為_______________________。44．晶體管的噪聲系數(shù)定義式是___________。45．耗盡型PMOSFET的襯底導電類型是__________。46．MEMS的英文全稱是______________。47．N型半導體的N是英文單字_________的第一個字母。48.“微電子”一詞的含義：_____________________________。機密★啟用前★★答卷須知試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效。2009年攻讀博士學位研究生入學考試試題科目代碼：2069科目名稱：半導體器件物理一、（20分）解釋或說明下列概念1．（4分）微電子2．（4分）靜電感應(yīng)晶體管3．（4分）BiCMOS4．（4分）雙漂移二極管5．（4分）電流集邊效應(yīng)二、（20分）以輕摻雜外延集電區(qū)的雙極型晶體管為例，完成下列問題：1．（2分）什么叫KirK效應(yīng)？2．（5分）示意畫出發(fā)生KirK效應(yīng)后，共射極連接晶體管的輸出特性曲線族，并給出詳細解釋。3．（3分）畫出小電流時空間電荷區(qū)的電場分布示意圖。4．（3分）畫出KirK效應(yīng)開始時空間電荷區(qū)的電場分布示意圖。5．（3分）畫出KirK效應(yīng)發(fā)生后的空間電荷區(qū)的電場分布示意圖。6．（2分）求出發(fā)生KirK效應(yīng)的臨界電流密度。7．（2分）求出感應(yīng)基區(qū)寬度。三、（20分）以MOSFET為例，完成下列問題：1．（2分）給出晶體管噪聲系數(shù)的定義。2．（6分）MOSFET的低頻噪聲有什么特點？它主要與哪些因素有關(guān)？如何減??？3．（4分）討論溝道熱噪聲的產(chǎn)生機理及減小措施。4．（4分）什么叫誘生柵極噪聲？如何減?。?.（4分）MOSFET在高頻運用時的最小噪聲系數(shù)主要由哪個參數(shù)決定？如何減小最小噪聲系數(shù)？四、（20分）請推導：在P型半導體中，同時存在漂移運動和擴散運動時，少數(shù)載流子運動所滿足的連續(xù)性方程式。五、（20分）實驗題：實驗內(nèi)容：測量MOS系統(tǒng)的平帶電壓。實驗要求：1．（3分）畫出該實驗裝置示意圖。2．（2分）給出主要的實驗步驟。3．（15分）詳細敘述所用測量方法的依據(jù)。機密★啟用前★★答卷須知試題答案必須書寫在答題紙上，在試題和草稿紙上答題無效。2009年攻讀博士學位研究生入學考試試題科目代碼：2069科目名稱：半導體器件物理一、（20分）解釋或說明下列概念1.（4分）微電子2.（4分）單電子晶體管3.（4分）發(fā)射結(jié)重摻雜效應(yīng)4．（4分）共振遂穿二極管5.（4分）轉(zhuǎn)移電子效應(yīng)二、（20分）以雙極型晶體管為例，完成下列問題：1.（3分）給出特征頻率的定義。2.（5分）寫出微波晶體管特征頻率的數(shù)學表達式（用材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)表示）。3.（3分）畫出特征頻率與集電極電流的變化關(guān)系曲線并給出定性解釋。4.（3分）畫出特征頻率與集電極電壓的變化關(guān)系曲線并給出定性解釋。5.（3分）提高特征頻率的途徑有哪些？6.（3分）定性討論特征頻率的溫度特性。三、（20分）以NMOSFET為例，完成下列問題：1.（2分）給出閾值電壓的定義。2.（5分）寫出閾值電壓的數(shù)學表達式（用材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)表示）。3.（3分）柵電容的大小對閾值電壓有何影響？4.（3分）功函數(shù)差的大小對閾值電壓有何影響？5.（3分）襯底摻雜濃度的高低對閾值電壓有何影響？6.（4分）采用什么方法可以制造出N溝增強型MOSFET？四、（20分）請推導：在N型半導體中，同時存在漂移運動和擴散運動時，少數(shù)載流子運動所滿足的連續(xù)性方程式。五、（20分）實驗題：實驗內(nèi)容：測量肖特基勢壘（金屬半導體接觸）的勢壘高度。實驗要求：1.（3分）畫出該實驗裝置示意圖。2.（2分）給出主要的實驗步驟。3.（15分）詳細敘述所用測量方法的依據(jù)?；A(chǔ)部分（A）一單項選擇題（共5小題，每小題2分，共10分）1．理想二極管D構(gòu)成題1所示電路，該電路狀態(tài)為（）題1圖A．D截止且B．D導通且C．D截止且D．D導通且2．已知某基本共射極放大電路的，管子的飽和壓降，則該放大電路的最大不失真輸出電壓的幅值為（）伏A．1B．2C．5D．63．在雙端輸入的差動放大電路中，輸入信號分別為60mV和40mV，則共模輸入信號和差模輸入信號分別為（）mVA．100和20B．50和10C．100和10D．50和504．兩極放大電路，考慮到級間相互影響后電壓放大系數(shù)，則兩級總的電壓放大倍數(shù)用分貝表示則為（）dBA.100B.120C.80D.605.某單級放大電路的通頻帶為，由兩個這樣的單級放大器構(gòu)成一個兩級放大電路，其總的通頻帶為（）A．=2B.>2C.<D.>二．填空（共10小題，每小題２分，共２０分）根據(jù)放大電路三種基本組態(tài)：a.共射極；b.共集電極；c.共基極的特點;選擇正確的答案填寫在空白處（只填寫相應(yīng)的字母a;b;c）:1.輸入電阻最小的電路是＿＿＿＿。2.輸入電阻最大的電路是＿＿＿＿。3.輸出電阻最小的電路是＿＿＿＿。4.有電壓放大作用的電路是＿＿＿＿。5.有電流放大作用的電路是＿＿＿＿。6.高頻特性最好的電路是＿＿＿＿。7.輸入電壓與輸出電壓同相的電路是＿＿＿＿。8.輸入電壓與輸出電壓反相的電路是＿＿＿＿。9.輸入電阻高且輸出電阻小的電路是＿＿＿＿。10．輸入與輸出之間無反饋電容因而不存在密勒效應(yīng)的電路是＿＿。三、計算題（共2小題，每小題１０分，共２０分）1.電路如圖且各元件數(shù)值已知，完成下列問題：敘述在電路中的作用;若環(huán)境溫度升高，敘述該電路靜態(tài)工作點Ｑ穩(wěn)定的過程；要使靜態(tài)工作點穩(wěn)定，寫出應(yīng)滿足的條件；求出的表達式；畫出交流小信號等效電路（開路）；寫出該放大器的電壓放大系數(shù)表達式；寫出輸入電阻的表達式；寫出輸出電阻的表達式；已知兩級共射放大電路的電壓放大倍數(shù)為：求（１）（２）（３）專業(yè)課部分一、簡答題(6分×5=30分)為什么硅半導體器件的工作溫度比鍺半導體器件的工作溫度高？試說明雜質(zhì)在半導體中的作用。簡述有效質(zhì)量與能帶結(jié)構(gòu)的關(guān)系。簡述肖特基二極管不同于pn結(jié)二極管的特點。簡述光生伏特效應(yīng)及應(yīng)用。二、（20分）溫度為300K時本征硅的電子濃度1.5×1016cm-3，電子和空穴遷移率分別為1350cm2/V·s和500cm2計算硅的本征電導率。硅的原子密度為5.00×1022/cm3。當摻入百萬分之一的砷后，設(shè)雜質(zhì)全部電離，試計算其電導率。比本征硅的電導率增大了多少倍？若該樣品所加的電場強度為,試求流過該樣品的電流密度是多少？三、（20分）設(shè)晶格常數(shù)為a的一維晶格，導帶極小值附近能量和價帶極大值附近能量分別為：和為電子慣性質(zhì)量，，。試求：禁帶寬度；導帶底電子有效質(zhì)量；價帶頂電子有效質(zhì)量；價帶頂電子躍遷到導帶底時準動量的變化。四、（15分）用適當頻率的方脈沖照射到某n型半導體樣品，被樣品內(nèi)部均勻吸收并產(chǎn)生非平衡載流子，其產(chǎn)生率為，非平衡載流子的壽命為，光脈沖寬度。試寫出在該脈沖光開始照射到結(jié)束以后，非平衡空穴所滿足的方程式。設(shè)的瞬間，脈沖光開始照射，試求脈沖開始照射到結(jié)束后的整個時間內(nèi)，非平衡空穴隨時間變化的規(guī)律，并用圖示意出來。在用直流光電導衰減法測量非平衡載流子壽命的實驗中，在示波器上觀察的是那段曲線？所謂的壽命是指曲線上的哪段時間？由此如何定義非平衡載流子的壽命？五、（15分）在忽略界面態(tài)影響的情況下，可用什么實驗方法測量MIS結(jié)構(gòu)絕緣層中的可動電荷。附錄：常用物理參數(shù)：鍺原子的密度為硅的原子密度為玻耳茲曼常數(shù)電子電量電子靜止質(zhì)量普朗克常數(shù)室溫（300K）附圖：遷移率與雜質(zhì)濃度關(guān)系曲線附圖1遷移率與雜質(zhì)濃度關(guān)系曲線附圖1遷移率與雜質(zhì)濃度關(guān)系曲線基礎(chǔ)部分（B）一單項選擇題（共5小題，每小題2分，共10分）1．某場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性如圖1所示，該管為（）MOS管圖1A．P溝道增強型B．P溝道耗盡型C．N溝道增強型D．N溝道耗盡型2．共基極放大電路主要應(yīng)用于（）A．高頻電壓放大B．中間級隔離Ｃ．高阻輸入級Ｄ．電流放大３．集成運放的輸入級一般采用（）電路Ａ．共射極放大Ｂ．共集電極放大Ｃ．差動放大Ｄ．功率放大４．直流放大器產(chǎn)生零點漂移的主要原因是：（）Ａ．環(huán)境溫度變化Ｂ．電壓增益太大Ｃ．采用直接耦合方式Ｄ．采用阻容耦合方式５．正弦波振蕩電路能自激振蕩的條件是（）Ａ．ＡＦ＝１Ｂ．ＡＦ＜１Ｃ．ＡＦ＝－１Ｄ．ＡＦ＜－１二、選擇下面合適的答案填寫在空白處（每小題2分，共２０分）：a.直流b。交流c．電壓d．電流e．串聯(lián)f．并聯(lián)1.直流負反饋是指在＿＿＿＿通路中的負反饋；＿＿＿＿負反饋是指在交流通路中的負反饋；3.為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點，應(yīng)引入＿＿＿＿負反饋；4.為了穩(wěn)定放大倍數(shù)，應(yīng)引入＿＿＿＿負反饋；5.為了展寬頻帶，應(yīng)引入＿＿＿＿負反饋，6.為穩(wěn)定放大電路的輸出電壓，應(yīng)引入＿＿＿＿負反饋7.為穩(wěn)定放大電路的輸出電流，應(yīng)引入＿＿＿＿負反饋8.為了增大放大電路的輸入阻抗應(yīng)引入＿＿＿＿負反饋9.為了減小放大電路的輸出阻抗應(yīng)引入＿＿＿＿負反饋10.為了提高放大電路帶負載的能力應(yīng)引入＿＿＿＿負反饋計算題（共2小題，每小題１０分，共２０分）1.電路如圖且各元件數(shù)值已知，完成下列問題：敘述在電路中的作用；若環(huán)境溫度升高，敘述該電路靜態(tài)工作點Ｑ穩(wěn)定的過程；要使靜態(tài)工作點穩(wěn)定，寫出應(yīng)滿足的條件；求出表達式；畫出交流小信號等效電路（開路）；寫出該放大器的電壓放大系數(shù)表達式；寫出輸入電阻的表達式；寫出輸出電阻的表達式；2.已知兩級共射放大電路的電壓放大倍數(shù)為：求（１）（２）（３）專業(yè)課部分一、簡答題（6分×5=30分）為什么不同的半導體材料制成集成電路其最高工作溫度各不相同？簡述什么是半導體的淺能級雜質(zhì)和深能級雜質(zhì)，它們的作用有何不同？簡述什么是直接帶隙半導體和間接帶隙半導體。什么是半導體-金屬的歐姆接觸？簡述實現(xiàn)方法及其物理原理。簡述霍爾效應(yīng)及應(yīng)用二、（20分）已知鍺原子的濃度為。溫度為300K時，本征鍺的電阻率為，，。試求本征載流子的濃度。若摻入銻雜質(zhì)，使每個鍺原子中有一個雜質(zhì)原子，計算300K時電子濃度和空穴濃度。若雜質(zhì)全部電離，試求該摻雜鍺樣品的電阻率。若流過該樣品的電流密度為，求所加的電場強度。三、（20分）摻施主雜質(zhì)硅樣品，少子壽命,在均勻光的照射下產(chǎn)生非平衡載流子,其產(chǎn)生率，設(shè)本征載流子濃度。分別計算無光照和有光照時樣品的電導率。試計算室溫時無光照情況下的費米能級；試計算室溫時有光照情況下的費米能級；圖示比較兩種情況下的費米能級的不同。四、（15分）若費米能級，利用費米函數(shù)計算在什么溫度下電子占據(jù)能級的幾率為1%？計算在該溫度下電子分布幾率從0.1～0.9所對應(yīng)的能量區(qū)間。五、（15分）在忽略界面態(tài)影響的情況下，可用什么實驗方法測量MIS結(jié)構(gòu)絕緣層中的可動電荷，說明實驗步驟和計算依據(jù)附錄：基礎(chǔ)部分（A）參考答案:一、1.D2、B3、B4、A5、C.二、1、c2、b3、b4、a,c5、a6、c7、b8、a9、b10、c三、1、參考答案（1）、與構(gòu)成分壓電路；穩(wěn)定靜態(tài)工作點；旁路電容（2）、溫度升高，基極電流增加，發(fā)射級電位升高；發(fā)射級電壓減少，基極電流減少。（3）、（4）、,（5）、略（6）、（7）、（8）、2、參考答案（1）（２）（３）專業(yè)課部分參考答案一、簡答題(6分×5=30分)為什么硅半導體器件的工作溫度比鍺半導體器件的工作溫度高？[答案要點]：半導體材料制成的器件都有一定的極限工作溫度，這個工作溫度受本征載流子濃度制約：一般半導體器件中，載流子主要來源于雜質(zhì)電離，而將本征激發(fā)忽略不計。在本征載流子濃度沒有超過雜質(zhì)電離所提供的載流子濃度的溫度范圍，如果雜質(zhì)全部電離，載流子濃度是一定的，器件就能穩(wěn)定工作。但是隨著溫度的升高，本征載流子濃度迅速地增加。當溫度足夠高時，本征激發(fā)占主要地位，器件將不能正常工作。因此，每一種半導體材料制成的器件都有一定的極限工作溫度，超過這一溫度后，器件就失效了。例如，一般硅平面管采用室溫電阻率為1·cm左右的原材料，它是由摻入的施主雜質(zhì)銻而制成的。在保持載流子主要來源于雜質(zhì)電離時，要求本征載流子濃度至少比雜質(zhì)濃度低一個數(shù)量級，即不超過。如果也以本征載流子濃度不超過的話，硅器件的極限工作溫度是520K左右。鍺的禁帶寬度比硅小，鍺的器件工作溫度比硅低，約為370K左右。試說明雜質(zhì)在半導體中的作用？[答案要點]：雜質(zhì)在半導體中主要有三方面的作用：提供載流子：淺能級雜質(zhì)在禁帶中引入的能級位于導帶底或價帶頂附近，那么這些雜質(zhì)就是施主或受主雜質(zhì)，提供載流子，改變半導體的導電特性。復(fù)合中心：若雜質(zhì)在禁帶中引入的能級位于禁帶中央附近時，對非平衡載流子的復(fù)合作用最大，因此，位于禁帶中央附近的深能級稱為有效復(fù)合中心。復(fù)合中心使非平衡載流子壽命降低。陷阱中心：若雜質(zhì)能級在費米能級之上，且越接近費米能級，就會形成電子陷阱。陷阱中心在某種程度上延長了非平衡少子的壽命。簡述有效質(zhì)量與能帶結(jié)構(gòu)的關(guān)系。[答案要點]：有效質(zhì)量的意義在于它概括了半導體內(nèi)部勢場的作用，使得在解決半導體中電子在外力作用下的運動運動規(guī)律時，可以不涉及到半導體內(nèi)部勢場的作用。在能帶底部附近，E/d>0，電子的有效質(zhì)量是正值；在能帶頂附近，E/d<0，電子的有效質(zhì)量是負值，這是因為概括了半導體內(nèi)部的勢場作用。有效質(zhì)量與能量函數(shù)對于k的二次微商成反比，對寬窄不同的各個能帶，E（k）隨k的變化情況不同，能帶越窄，二次微商越小，有效質(zhì)量越大。內(nèi)層電子的能帶窄，有效質(zhì)量大；外層電子的能帶寬，有效質(zhì)量小。內(nèi)層電子的能帶窄，有效質(zhì)量大；外層電子的能帶寬，有效質(zhì)量小。因而，外層電子，在外力的作用下可以獲得較大的加速度。簡述肖特基二極管不同于pn結(jié)二極管的特點。[答案要點]：肖特基二極管是多子器件，載流子無存貯效應(yīng)，可做高頻器件，導通電壓約為0.3V。而pn結(jié)二極管是少子器件，有電荷存貯效應(yīng)，通常做低頻器件，導通電壓為0.7V.簡述光生伏特效應(yīng)及應(yīng)用[答案要點]：當用適當波長的光照射非均勻半導體時，例如p-n結(jié)，由于內(nèi)建場的作用（不加外電場），半導體內(nèi)部產(chǎn)生電動勢，稱為光生電壓；如將p-n結(jié)短路，則會出現(xiàn)電流，稱為光生電流。這種由內(nèi)建場引起的光電效應(yīng)稱為光生伏特效應(yīng)。光生伏特效應(yīng)的一個典型應(yīng)用是光電池。二、（20分）溫度為300K時本征硅的電子濃度1.5×101ocm-3，電子和空穴遷移率分別為1350cm2/V·S和500cm2/V·計算硅的本征電導率。硅的原子密度為5.00×1022/cm3。當摻入百萬分之一的As后，設(shè)雜質(zhì)全部電離，試計算其電導率。比本征硅的電導率增大了多少倍？若該樣品所加的電場強度為,試求流過該樣品的電流密度是多少？[答案要點]：T=300K,，μn＝1350cm2/V·S，μp＝500cm2/V（5分）計算硅的本征電導率（5分）摻入As濃度為ND＝5.00×1022×10-6＝5.00×1016cm-3。雜質(zhì)全部電離，，從摻雜濃度與遷移率關(guān)系圖可查此時μn＝900cm2/V（5分）（5分）三、（20分）設(shè)晶格常數(shù)為a的一維晶格，導帶極小值附近能量Ec（k）和價帶極大值附近能量Ev（k）分別為：和為電子慣性質(zhì)量，，。試求：禁帶寬度；導帶底電子有效質(zhì)量；價帶頂電子有效質(zhì)量；價帶頂電子躍遷到導帶底時準動量的變化。[答案要點]：（5分）禁帶寬度Eg根據(jù)可求出對應(yīng)導帶能量極小值的k值：時，同理得到：時，（5分）導帶底電子有效質(zhì)量（5分）價帶頂電子有效質(zhì)量（5分）準動量的改變量四、（15分）用適當頻率的方脈沖照射到某n型半導體樣品，被樣品內(nèi)部均勻吸收并產(chǎn)生非平衡載流子，其產(chǎn)生率為，非平衡載流子的壽命為，光脈沖寬度。試寫出在該脈沖光開始照射到結(jié)束以后，非平衡空穴所滿足的方程式。設(shè)的瞬間，脈沖光開始照射，試求脈沖光開始照射到結(jié)束后的整個時間內(nèi)，非平衡空穴隨時間變化的規(guī)律，并用圖示意出來。在用直流光電導衰減法測量非平衡載流子壽命的實驗中，在示波器上觀察的是哪段曲線？所謂的壽命是指曲線上的哪段時間？由此如何定義非平衡載流子的壽命？[答案要點]：（5分）設(shè)脈沖開始照射的瞬間，則非平衡空穴滿足方程為：（5分）解上述方程（1）：邊界條件：時，代入得解方程（2）：由連續(xù)條件：時，可以得出:（5分）在用直流光電導衰減法測量非平衡載流子壽命時，觀察的是以后的曲線。當時，當時，故所測壽命是指到曲線對應(yīng)的時間五、（15分）在忽略界面態(tài)影響的情況下，可用什么實驗方法測量MIS結(jié)構(gòu)的絕緣層中可動電荷。[答案要點]：利用高頻正負偏壓B-T實驗，可以判斷MIS結(jié)構(gòu)的絕緣層中是否存在可動電荷，并可計算出電荷量。5分一般步驟：在室溫下，確定MIS結(jié)構(gòu)的樣品的平帶電壓；對樣品進行B-T處理：溫度150-300℃樣品溫度降至室溫后再次測量平帶電壓若，則說明存在可移動電荷計算公式；5分具體測算：高頻實驗可以給出襯底摻雜濃度。從實驗C-V曲線上得到，利用公式，得到；利