微電子學考試題庫及答案.doc

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1、PN結電容可分為 過渡區(qū)電容 和 擴散電容 兩種，它們之間的主要區(qū)別 在于擴散電容產生于過渡區(qū)外的一個擴散長度范圍內，其機理為少子的充放電，而過渡區(qū)電容產生于空間電荷區(qū)，其機理為多子的注入和耗盡 。 2、當MOSFET器件尺寸縮小時會對其閾值電壓VT產生影響，具體地，對于短溝道器件對VT的影響為 下降，對于窄溝道器件對VT的影響為 上升 。 4、硅-絕緣體SOI器件可用標準的MOS工藝制備，該類器件顯著的優(yōu)點是 寄生參數小，響應速度快等 。 5、PN結擊穿的機制主要有 雪崩擊穿、齊納擊穿、熱擊穿 等幾種，其中發(fā)生雪崩擊穿的條件為 VB>6Eg/q 。 6、當MOSFET進入飽和區(qū)之后，漏電流發(fā)生不飽和現象，其中主要的原因有 溝道長度調制效應，漏溝靜電反饋效應和空間電荷限制效應。 8、熱平衡時突變PN結的能帶圖、電場分布，以及反向偏置后的能帶圖和相應的I-V特性曲線。 答案：見最后附件 9、 PN結電擊穿的產生機構兩種；（答案：雪崩擊穿、隧道擊穿或齊納擊穿。） 10、雙極型晶體管中重摻雜發(fā)射區(qū)目的；（答案：發(fā)射區(qū)重摻雜會導致禁帶變窄及俄歇復合，這將影響電流傳輸，目的為提高發(fā)射效率，以獲取高的電流增益。） 11、晶體管特征頻率定義；（答案：隨著工作頻率f的上升，晶體管共射極電流放大系數 下降為 時所對應的頻率 ，稱作特征頻率。） 12、P溝道耗盡型MOSFET閾值電壓符號；（答案： ） 13、MOS管飽和區(qū)漏極電流不飽和原因；（答案：溝道長度調制效應和漏溝靜電反饋效應。） 15、MOSFET短溝道效應種類；（答案：短窄溝道效應、遷移率調制效應、漏場感應勢壘下降效應。） 16、擴散電容與過渡區(qū)電容區(qū)別。（答案：擴散電容產生于過渡區(qū)外的一個擴散長度范圍內，其機理為少子的充放電，而過渡區(qū)電容產生于空間電荷區(qū)，其機理為多子的注入和耗盡。） 2、 截止頻率fT 。 答案：截止頻率即電流增益下降到1時所對應的頻率值。 3、 耗盡層寬度W。 答案：P型材料和N型材料接觸后形成PN結，由于存在濃度差，就會產生空間電荷區(qū)，而空間電荷區(qū)的寬度就稱為耗盡層寬度W。 4、內建電場； 答案：P型材料和N型材料接觸后形成PN結，由于存在濃度差，N區(qū)的電子會擴散到P區(qū)，P區(qū)的空穴會擴散到N區(qū)，而在N區(qū)的施主正離子中心固定不動，出現凈的正電荷，同樣P區(qū)的受主負離子中心也固定不動，出現凈的負電荷，于是就會產生空間電荷區(qū)。在空間電荷區(qū)內，電子和空穴又會發(fā)生漂移運動，它的方向正好與各自擴散運動的方向相反，在無外界干擾的情況下，最后將達到動態(tài)平衡，至此形成內建電場，方向由N區(qū)指向P區(qū)。 6、 MOSFET本征電容； 答案：即交流小信號或大信號工作時電路的等效電容，它包括柵漏電容和柵源電容，柵漏電容是柵源電壓不變、漏源電壓變化引起溝道電荷的變化與漏源電壓變化量之間的比值，而柵源電容是指柵壓變化引起溝道電荷與柵源電壓變化量之間的比值 7、截止頻率。 答案：對于共基極接法，截止頻率即共基極電流增益下降到低頻時的倍時所對應的頻率值，對于共射極接法，截止頻率是指共射極電流增益下降到倍時所對應的頻率值，其中有。 1、如何提高晶體管的開關速度？ 答案：晶體管的開關速度取決于開關時間，它包括開啟時間和關斷時間，綜合考慮，提高速度的主要措施有：（1）采用摻金工藝，以增加復合中心，加速載流子的耗散，降低存儲時間；（2）降低外延層的電阻率，以降低；（3）減小基區(qū)寬度，降低基區(qū)渡越時間；（4）減小發(fā)射結結面積，以減小和，從而減小延遲時間；（5）適當控制并選擇合適的工作條件。 3、 改善晶體管頻率特性的主要措施。 答案：（1）降低基區(qū)渡越時間，如減小基區(qū)寬度等；（2）降低發(fā)射區(qū)渡越時間，如減小，增加發(fā)射區(qū)少子的擴散長度，作較陡的雜質分布，以減小減速場的作用；（3）降低發(fā)射結充放電時間和集電結充放電時間，如減小發(fā)射結與集電結的面積等；（4）降低，如降低集電極電阻率，但會降低集電區(qū)的擊穿電壓；（5）降低，如降低發(fā)射結面積；（6）降低，如降低和等 2、 熱平衡時突變PN結的能帶圖、電場分布，以及反向偏置后的能帶圖和相應的I-V特性曲線。（上題中已經回答，此處略） 1．純凈半導體Si中摻V族元素的雜質，當雜質電離時釋放 電子 。這種雜質稱 施主 雜質；相應的半導體稱 N 型半導體。 2．當半導體中載流子濃度的分布不均勻時，載流子將做 擴散 運動；在半導體存在外加電壓情況下，載流子將做 漂移 運動。 3．nopo=ni2標志著半導體處于 平衡 狀態(tài)，當半導體摻入的雜質含量改變時，乘積nopo改變否？ 不變 ；當溫度變化時，nopo改變否？ 改變 。 4．非平衡載流子通過 復合效應 而消失， 非平衡載流子的平均生存時間 叫做壽命τ，壽命τ與 復合中心 在 禁帶 中的位置密切相關，對于強p型和 強n型材料，小注入時壽命τn為 ，壽命τp為 。http://baike.baidu.com/view/2969010.htm 5． 遷移率 是反映載流子在電場作用下運動難易程度的物理量， 擴散系數 是反映有濃度梯度時載流子運動難易程度的物理量，聯系兩者的關系式是 ，稱為 愛因斯坦 關系式。 6．半導體中的載流子主要受到兩種散射，它們分別是 電離雜質散射 和 晶格振動散射 。前者在 電離施主或電離受主形成的庫倫勢場 下起主要作用，后者在 溫度高 下起主要作用。 7．半導體中淺能級雜質的主要作用是 影響半導體中載流子濃度和導電類型 ；深能級雜質所起的主要作用 對載流子進行復合作用 。 8．對n型半導體，如果以EF和EC的相對位置作為衡量簡并化與非簡并化的標準，那末，為非簡并條件； 為弱簡并條件； 為簡并條件。 12．當P-N結施加反向偏壓增大到某一數值時，反向電流密度突然開始迅速增大的現象稱為 PN結擊穿，其種類為： 雪崩擊穿 、和 齊納擊穿（或隧道擊穿） 。 13．指出下圖各表示的是什么類型半導體？ a： 導體 b： N型 c： P型 d：N型 解釋：本征半導體費米能級位于導帶底和價帶頂之間的中線上，導帶中的自由電子和價帶中的空穴均很少，因此常溫下導電能力低，但在光和熱的激勵下導電能力增強。 n型摻雜半導體的費米能級接近導帶底，導帶中的自由電子數高于本征半導體，導電能力隨摻雜濃度提高而增強，屬于電子導電為主的半導體。 p型摻雜半導體的費米能級接近價帶頂，價帶中的空穴數高于本征半導體，導電能力隨摻雜濃度提高而增強，屬于空穴導電為主的半導體 平衡p-n結的空間電荷區(qū)示意圖如下，畫出空間電荷區(qū)中載流子漂移運動和擴散運動的方向（在下圖右側直線上添加尖頭即可）。并說明擴散電流和漂移電流之間的關系。 2．（10分）n型半導體的電阻率隨溫度的變化曲線如圖所示，試解釋為什么會出現這樣的變化規(guī)律。 答案：http://baike.baidu.com/view/2975706.htm 在低溫下：由于載流子濃度指數式增大（施主或受主雜質不斷電離），而遷移率也是增大的（電離雜質散射作用減弱之故），所以這時電阻率隨著溫度的升高而下降?！　? 在室溫下：由于施主或受主雜質已經完全電離，則載流子濃度不變，但遷移率將隨著溫度的升高而降低（晶格振動加劇，導致聲子散射增強所致），所以電阻率將隨著溫度的升高而增大?！　? 在高溫下：這時本征激發(fā)開始起作用，載流子濃度將指數式地很快增大，雖然這時遷移率仍然隨著溫度的升高而降低（晶格振動散射散射越來越強），但是這種遷移率降低的作用不如載流子濃度增大的強，所以總的效果是電阻率隨著溫度的升高而下降。 3. （9分）光照一塊n型硅樣品，t=0時光照開始，非平衡載流子的產生率為G，空穴的壽命為τ，則光照條件下少數載流子所遵守的運動方程為 ， （1） 寫出樣品在摻雜均勻條件下的方程表達式 （2） 寫出樣品摻雜均勻、光照恒定且被樣品均勻吸收條件下的方程表達式 參考資料：http://wenku.baidu.com/view/ca7b9e50f01dc281e53af0a1.html 1、 熱平衡時突變PN結的能帶圖、電場分布，以及反向偏置后的能帶圖和相應的I-V特性曲線。（每個圖2分） 答案：熱平衡時突變PN結的能帶圖、電場分布如下所示， 反向偏置后的能帶圖和相應的I-V特性曲線如下所示。