微电子器件课程复习题

1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平

衡少子浓度n p0分别为（316105.1-?=cm N A ）和（314105.1-?=cm N A ）。

2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电荷。内建电场的方向是从（N ）

区指向（P ）区。[发生漂移运动，空穴向P 区，电子向N 区]

3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（D S E u q dx d ε=→

）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（大）。

4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（小），内建电场的最大值就越（大），内建电势V bi

就越（大），反向饱和电流I 0就越（小）[P20]，势垒电容C T 就越（ 大 ），雪崩击穿电压就越（小）。

5、硅突变结内建电势V bi 可表为（2ln i

D A bi n N N q KT v =）P9，在室温下的典型值为（0.8）伏特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒高度会（降低）。

7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（增大），势垒区的势垒高度会（提高）。

8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可表示为（)exp()(0KT

qv p p p n x n =-）P18。若P 型区的掺杂浓度173A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（3251035.7-?cm ）。

9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（大）；当对

PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（小）。

10、PN 结的正向电流由（空穴扩散）电流、（电子扩散）电流和（势垒区复合）电流三部分所组成。

11、PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（多子）；PN 结的反向电流很小，是因为反

向电流的电荷来源是（少子）。

12、当对PN 结外加正向电压时，由N 区注入P 区的非平衡电子一边向前扩散，一边（复合）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（e 分之一）。

13、PN 结扩散电流的表达式为（]1)[exp(0-=+=KT

qv dn dp d I J J J ）。这个表达式在正向电压下可简化为（)exp(0KT

qv d J J =），在反向电压下可简化为（J J d -=）。 14、在PN 结的正向电流中，当电压较低时，以（势垒区复合）电流为主；当电压较高时，以（扩散）

电流为主。

15、薄基区二极管是指PN 结的某一个或两个中性区的长度小于（该区的少子扩散长度）。在薄基区二

极管中，少子浓度的分布近似为（线性分布）。

16、小注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远小于该区的（平衡多子）浓度，因此该

区总的多子浓度中的（非平衡）多子浓度可以忽略。

17、大注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远大于该区的（平衡多子）浓度，因此该

区总的多子浓度中的（平衡）多子浓度可以忽略。

18、势垒电容反映的是PN 结的（微分）电荷随外加电压的变化率。PN 结的掺杂浓度越高，则势垒电容

就越（ 大 ）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（ 小 ）。P44

19、扩散电容反映的是PN 结的（非平衡载流子）电荷随外加电压的变化率。正向电流越大，则扩散电容

就越（大）；少子寿命越长，则扩散电容就越（大）。P51

20、在PN 结开关管中，在外加电压从正向变为反向后的一段时间内，会出现一个较大的反向电流。引

起这个电流的原因是存储在（N ）区中的（非平衡载流子）电荷。这个电荷的消失途径有两条，即（反向电流的抽取）和（少子自身的复合）。

21、从器件本身的角度，提高开关管的开关速度的主要措施是（降低少子寿命）和（加快反向复合）。

（减薄轻掺杂区的厚度）

22、PN 结的击穿有三种机理，它们分别是（雪崩击穿）、（齐纳击穿）和（热击穿）。

23、PN 结的掺杂浓度越高，雪崩击穿电压就越（小）；结深越浅，雪崩击穿电压就越（小）。

24、雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是（10→?dx i rd α）和（足够小max

min qE E G d =）。P41 25、晶体管的基区输运系数是指（基区中到达集电结的少子）电流与（从发射结刚注入基区的少子）电

流之比。P67由于少子在渡越基区的过程中会发生（复合），从而使基区输运系数（小于1）。为了提高基区输运系数，应当使基区宽度（远小于）基区少子扩散长度。

26、晶体管中的少子在渡越（基区）的过程中会发生（复合），从而使到达集电结的少子比从发射结注

入基区的少子（小）。

27、晶体管的注入效率是指（从发射区注入基区的少子）电流与（总的发射极）电流之比。P69为了提

高注入效率，应当使（发射）区掺杂浓度远大于（基）区掺杂浓度。

28、晶体管的共基极直流短路电流放大系数α是指发射结（正）偏、集电结（零）偏时的（集电极）电

流与（发射极）电流之比。

29、晶体管的共发射极直流短路电流放大系数β是指（发射）结正偏、（集电）结零偏时的（集电极）

电流与（基极）电流之比。

30、在设计与制造晶体管时，为提高晶体管的电流放大系数，应当（减小）基区宽度，（降低）基区掺

杂浓度。

31、某长方形薄层材料的方块电阻为100Ω，长度和宽度分别为300μm 和60μm ，则其长度方向和宽

度方向上的电阻分别为（Ω500）和（Ω20）。若要获得1K Ω的电阻，则该材料的长度应改变为（m μ600）。

32、在缓变基区晶体管的基区中会产生一个（内建电场），它对少子在基区中的运动起到（加速）的作

用，使少子的基区渡越时间（减小）。

33、小电流时α会（减小）。这是由于小电流时，发射极电流中（势垒区复合电流）的比例增大，使注

入效率下降。

34、发射区重掺杂效应是指当发射区掺杂浓度太高时，不但不能提高（注入效率），反而会使其（下降）。

造成发射区重掺杂效应的原因是（发射区禁带变窄）和（俄歇复合增强）。P76

35、在异质结双极晶体管中，发射区的禁带宽度（大）于基区的禁带宽度，从而使异质结双极晶体管的

（注入效率）大于同质结双极晶体管的。P79

36、当晶体管处于放大区时，理想情况下集电极电流随集电结反偏的增加而（不变）。但实际情况下集

电极电流随集电结反偏增加而（增加），这称为（基区宽度调变）效应。P83

37、当集电结反偏增加时，集电结耗尽区宽度会（变宽），使基区宽度（变窄），从而使集电极电流（增

大），这就是基区宽度调变效应（即厄尔利效应）。P83

38、I ES 是指（集电结）短路、（发射）结反偏时的（发射）极电流。

39、I CS 是指（发射结）短路、（集电结）反偏时的（集电）极电流。

41、I CBO 是指（发射）极开路、（集电）结反偏时的（集电）极电流。

41、I CEO 是指（基）极开路、（集电）结反偏时的（集电）极电流。

42、I EBO 是指（集电极）极开路、（发射）结反偏时的（发射）极电流。

43、BV CBO 是指（发射）极开路、（集电）结反偏，当（CBO I ）∞→时的V CB 。

44、BV CEO 是指（基）极开路、（集电）结反偏，当（CEO I ）∞→时的V CE 。

45、BV EBO 是指（集电）极开路、（发射）结反偏，当（EBO I ）∞→时的V EB 。

46、基区穿通是指当集电结反向电压增加到使耗尽区将（基区）全部占据时，集电极电流急剧增大的现

象。防止基区穿通的措施是（增加）基区宽度、（提高）基区掺杂浓度。P90

47、比较各击穿电压的大小时可知，BV CBO （大于）BV CEO ，BV CBO （远大于）BV EBO 。

48、要降低基极电阻bb r '，应当（提高）基区掺杂浓度，（提高）基区宽度。

49、无源基区重掺杂的目的是（为了降低体电阻）。

50、发射极增量电阻r e 的表达式是（E

q KT Γ=e R ）。室温下当发射极电流为1mA 时，r e =（Ω26）。 51、随着信号频率的提高，晶体管的ωα、ωβ的幅度会（下降），相角会（滞后）。

52、在高频下，基区渡越时间b τ对晶体管有三个作用，它们是：（复合损失使小于 1β0* 小于 1）、

（时间延迟使相位滞后）和（渡越时间的分散使|βω*|减小）。

53、基区渡越时间b τ是指（从发射结渡越到集电结所需要的平均时间）。当基区宽度加倍时，基区渡越

时间增大到原来的（2）倍。

54、晶体管的共基极电流放大系数ωα随频率的（增加）而下降。当晶体管的ω

α下降到（20α）时的频率，称为α的截止频率，记为（αf ）。

55、晶体管的共发射极电流放大系数ωβ随频率的（增加）而下降。当晶体管的ωβ下降到02

1β时的频率，称为β的（截止频率），记为（βf ）。

56、当βf f >>时，频率每加倍，晶体管的

ω

β降到原来的（一半）；最大功率增益p max K 降到原来的（四分之一）。 57、当（电流放大系数ω

β）降到1时的频率称为特征频率T f 。当（晶体管最大功率max p ）降到1时

的频率称为最高振荡频率M f 。

58、当ωβ降到（1）时的频率称为特征频率T f 。当p max K 降到（1）时的频率称为最高振荡频率M f 。

59、晶体管的高频优值M 是（功率增益）与（带宽）的乘积。

60、晶体管的高频小信号等效电路与直流小信号等效电路相比，增加了三个元件，它们是（集电结势垒

电容）、（发射结势垒电容）和（发射结扩散电容）。

61、对于频率不是特别高的一般高频管，ec τ中以（b

I ）为主，这时提高特征频率T f 的主要措施是（减小基区宽度）。

62、为了提高晶体管的最高振荡频率M f ，应当使特征频率T f （增大），基极电阻bb r '（降低），集电

结势垒电容TC C （降低）。

63、对高频晶体管结构上的基本要求是：（尺寸小）、（结深浅）、（线条细）和（非工作基区重掺杂）。

64、N 沟道MOSFET 的衬底是（P ）型半导体，源区和漏区是（N ）型半导体，沟道中的载流子是（电

子）。

65、P 沟道MOSFET 的衬底是（N ）型半导体，源区和漏区是（P ）型半导体，沟道中的载流子是（空

穴）。

66、当GS T V V =时，栅下的硅表面发生（强反型），形成连通（源）区和（漏）区的导电沟道，在DS

V 的作用下产生漏极电流。

67、N 沟道MOSFET 中，GS V 越大，则沟道中的电子就越（多），沟道电阻就越（小），漏极电流就越

（大）。

68、在N 沟道MOSFET 中，T 0V >的称为增强型，当GS 0V =时MOSFET 处于（截止）状态；T 0

V <的称为耗尽型，当GS 0V =时MOSFET 处于（导通）状态。

69、由于栅氧化层中通常带（正）电荷，所以（P ）型区比（N ）型区更容易发生反型。

70、要提高N 沟道MOSFET 的阈电压V T ，应使衬底掺杂浓度N A （增大），使栅氧化层厚度T ox （减薄）。

71、N 沟道MOSFET 饱和漏源电压Dsat V 的表达式是（T GS V V -）。当DS Dsat V V ≥时，MOSFET 进入（ 饱

和）区，漏极电流随DS V 的增加而（不变）。

72、由于电子的迁移率n μ比空穴的迁移率p μ（大），所以在其它条件相同时，（N ）沟道MOSFET 的

Dsat I 比（P ）沟道MOSFET 的大。为了使两种MOSFET 的Dsat I 相同，应当使N 沟道MOSFET 的沟道宽度（小于）P 沟道MOSFET 的。

73、当N 沟道MOSFET 的GS T V V <时，MOSFET （不）导电，这称为（增强型）导电。

74、对于MOSFET ，当沟道长度加倍，而其它尺寸、掺杂浓度、偏置条件等都不变时，其下列参数发生

什么变化：T V （减小）、Dsat I （减小）、on R （增大）、m g （减小）。

75、由于源、漏区的掺杂浓度（大）于沟道区的掺杂浓度，所以MOSFET 源、漏PN 结的耗尽区主要向

（衬底）区扩展，使MOSFET 的源、漏穿通问题比双极型晶体管的基区穿通问题（严重）。

76、MOSFET 的跨导g m 的定义是（转移特性曲线的斜率），反映了（栅源电压）对（漏极电流）的控

制能力。

77、为提高跨导g m 的截止角频率m g ω，应当（增大）μ，（ 减小）L ，（增大）V GS 。

78、阈电压T V 的短沟道效应是指，当沟道长度缩短时，T V 变（减小）。

79、在长沟道MOSFET 中，漏极电流的饱和是由于（沟道夹断），而在短沟道MOSFET 中，漏极电流的饱

和则是由于（载流子漂移速度的饱和）。

80、为了避免短沟道效应，可采用按比例缩小法则，当MOSFET 的沟道长度缩短一半时，其沟道宽度应

（增大），栅氧化层厚度应（减小），源、漏区结深应（增大），衬底掺杂浓度应（ 增大）。

二、问答题

1、简要叙述PN 结空间电荷区的形成过程。 在PN 结中,由于自由电子的扩散运动和内电场导致的漂移运动,使PN 结中间的部位(P 区和N 区交界面)产生一个很薄的电荷区

2、什么叫耗尽近似？什么叫中性近似？

空间电荷区的自由载流子已完全扩散掉，即完全耗尽，电离杂质构成空间电荷区内电荷的唯一来源；耗尽区以外区域中的多子浓度仍等于电离杂质浓度，因此这部分区域保持了完全的电中性。

3、什么叫突变结？什么叫单边突变结？什么叫线性缓变结？分别画出上述各种PN 结的

杂质浓度分布图、内建电场分布图和外加正向电压及反向电压时的少子浓度分布图。 当半导体内的杂质从受主杂质突变为施主杂质时，称为突变结。如果一边的掺杂浓度远大于另一边，则p-n 结势垒区主要是在轻掺杂一边，这种突变结即称为单边突变结。在一定条件下，假设冶金结附近的杂质浓度是随距离进行线性变化的，这称为线性缓变结。

4、PN 结势垒区的宽度与哪些因素有关？

掺杂浓度和温度

5、写出PN 结反向饱和电流I 0的表达式，并对影响I 0的各种因素进行讨论。

=J0*A,主要取决于半导体材的种类、掺杂浓度和温度。半导体材料的禁带宽度越大，则反向饱和电流越小，锗的J0最大，硅次之，砷化镓的最小;掺杂浓度越高，J0越小；温度越高，J0越大。

6、PN 结的正向电流由正向扩散电流和势垒区复合电流组成。试分别说明这两种电流随外

加正向电压的增加而变化的规律。当正向电压较小时以什么电流为主？当正向电压较大时以什么电流为主？

7、什么是小注入条件？什么是大注入条件？写出小注入条件和大注入条件下的结定律，

并讨论两种情况下中性区边界上载流子浓度随外加电压的变化规律。

所谓大注入，就是注入到半导体中的非平衡少数载流子浓度p n ?接近或者超过原来的平衡多数载流子浓度0p p （～掺杂浓度）时的一种情况。所谓小注入就是注入的非平衡少数载流子浓度p n ?远小

于原来的平衡多数载流子浓度

0p p （～掺杂浓度）的状态。 8、在工程实际中，一般采用什么方法来计算PN 结的雪崩击穿电压？

9、简要叙述PN 结势垒电容和扩散电容的形成机理及特点。

势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。 扩散电容：为了形成正向电流（扩散电流），注入P 区的少子（电子）在P 区有浓度差，越靠近PN 结浓度越大，即在P 区有电子的积累。同理，在N 区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。这样所产生的电容就是扩散电容CD 。

10、当把PN 结作为开关使用时，在直流特性和瞬态特性这两方面，PN 结与理想开关相

比有哪些差距？引起PN 结反向恢复过程的主要原因是什么？

11、画出NPN 晶体管在饱和状态、截止状态、放大状态和倒向放大状态时的少子分布图。

画出NPN 晶体管在饱和状态、截止状态、放大状态和倒向放大状态时的能带图。

12、画出共基极放大区晶体管中各种电流的分布图，并说明当输入电流I E 经过晶体管变

成输出电流I C 时，发生了哪两种亏损？

13、倒向晶体管的电流放大系数为什么小于正向晶体管的电流放大系数？

14、提高基区掺杂浓度会对晶体管的各种特性，如 γ、α、β、TE C 、EBO BV 、pt V 、A V 、bb r '

等产生什么影响？

15、减薄基区宽度会对晶体管的上述各种特性产生什么影响？

16、先画出双极晶体管的理想的共发射极输出特性曲线图，并在图中标出饱和区与放大区

的分界线，然后再分别画出包括厄尔利效应和击穿现象的共发射极输出特性曲线图。

17、画出包括基极电阻在内的双极型晶体管的简化的交流小信号等效电路。

18、什么是双极晶体管的特征频率T f ？写出T f 的表达式，并说明提高T f 的各项措施。

19、写出组成双极晶体管信号延迟时间ec 的4个时间的表达式。其中的哪个时间与电流

I E 有关？这使T f 随I E 的变化而发生怎样的变化？

20、说明特征频率T f 的测量方法。

21、什么是双极晶体管的最高振荡频率M f ？写出M f 的表达式，说明提高M f 的各项措施。

22、画出高频晶体管结构的剖面图，并标出图中各部分的名称。

23、画出MOSFET 的结构图和输出特性曲线图，并简要叙述MOSFET 的工作原理。

24、什么是MOSFET 的阈电压V T ？写出V T 的表达式，并讨论影响V T 的各种因素。

25、什么是MOSFET 的衬底偏置效应？

26、什么是有效沟道长度调制效应？如何抑制有效沟道长度调制效应？

27、什么是MOSFET 的跨导g m ？写出g m 的表达式，并讨论提高g m 的措施。

28、提高MOSFET 的最高工作频率f t 的措施是什么？

29、什么是MOSFET 的短沟道效应？

30、什么是MOSFET 的按比例缩小法则？

三、计算题

1、某突变PN 结的153183D A 1.510cm , 1.510cm N N --=?=?，试求n0n0p0n p p 、、和p0n 的值，

并求当外加0.5V 正向电压和（-0.5V ）反向电压时的p p ()n x -和n n ()p x 的值。

5

20220180150105.1;105.1;

105.1;105.1?===?==?==?==D

i A i A D N n Pn N n Np N Pp N Nn 3

4031303

7031001067.6)exp()(;1037.3)exp()(1067.6)exp()(;1037.3)exp(

)(------?==?==?==-?==-cm KT qV n x n cm KT qV n x n cm KT qV p x p cm KT qV p x p p p p p n n n n n n p p 2、突变PN 结的153183D A 1.510cm , 1.510cm N N --=?=?计算该PN 结的内建电势V bi 之值。

778.0)10(026.0132ln ln ≈?==i D A

n N N

q KT bi V 3、有一个P 沟道MOSFET 的衬底掺杂浓度为153D 1.510cm N -=?，另一个N 沟道MOSFET 的

衬底掺杂浓度为183A 1.510cm N -=?。试分别求这两个MOSFET 的衬底费米势，并将这两

个衬底费米势之和与上题的V bi 相比较。

N 沟道MOSFET V n N q KT

Fp i A

479.0ln ≈=Φ；P 沟道MOSFET V n N q KT Fn i D

299.0ln ≈-=Φ

bi n p V F F <=-=Φ+Φ18.0299.0479.0

4、某突变PN 结的153183D A 1.510cm , 1.510cm N N --=?=?，试问J dp 是J dn 的多少倍？

22p i n i dp dn B D E A exp 1...exp 1qD n qD n qV qV J J W N kT W N kT ????????=-=- ? ?????????????

因为Lp Dp Ln Dn =所以1000==D A dn dp N N J J 5、已知某PN 结的反向饱和电流为I o =10 -12A ，试分别求当外加0.5V 正向电压和（-0.5V ）

反向电压时的PN 结扩散电流。

A KT qV I F A KT

qV I F I V I V 1204010]1)[exp(10

25.2]1)[exp(:5.0:5.0--≈-=?≈-=-+

6、已知某PN 结的反向饱和电流为I o =10 -11A ，若以当正向电流达到10 -2 A 作为正向导通

的开始，试求正向导通电压V F 之值。若此PN 结存在寄生串联电阻r cs = 4Ω，则在同样的测试条件下V F 将变为多少？

7、某硅单边突变结的雪崩击穿临界电场51C 3.510Vcm E -=?，开始发生雪崩击穿时的耗

尽区宽度dB 8.57μm x =，求该PN 结的雪崩击穿电压B V 。若对该PN 结外加B 0.25V V =的反向电压，则其耗尽区宽度为多少？

8、如果设单边突变结的雪崩击穿临界电场E C 与杂质浓度无关，则为了使雪崩击穿电压

V B 提高1倍，发生雪崩击穿时的耗尽区宽度x dB 应为原来的多少倍？低掺杂区的杂质浓度应为原来的多少倍？

9、某突变PN 结的V bi = 0.7V ，当外加-4.3V 的反向电压时测得其势垒电容为8pF ，则当

外加-19.3V 的反向电压时其势垒电容应为多少？

10、某突变结的内建电势V bi = 0.7V ，当外加电压V = 0.3V 时的势垒电容与扩散电容分别

是2pF 和4210pF -?，试求当外加电压V = 0.6V 时的势垒电容与扩散电容分别是多少？

11、某均匀基区NPN 晶体管的21B B 1μm,20cm s W D -==，试求此管的基区渡越时间b τ。

当此管的基区少子电流密度J nE = 102Acm -2时，其基区少子电荷面密度Q B 为多少？

12、某均匀基区晶体管的B B 2μm,10μm W L ==，试求此管的基区输运系数*β之值。若

将此管的基区掺杂改为如式（3-28）的指数分布，场因子6η=，则其*β变为多少？

13、某均匀基区NPN 晶体管的171217B B B B 2μm,10cm ,18cm s ,510s W N D τ---====?，

试求该管的基区输运系数*

β之值。又当在该管的发射结上加0.6V 的正向电压，集电结短路时，该管的J nE 和J nC 各为多少？

14、某均匀基区晶体管的注入效率0.98γ=，若将其发射结改为异质结，使基区的禁带宽

度E GB 比发射区的禁带宽度E GE 小0.08eV ，则其注入效率γ变为多少？若要使其γ仍为

0.98，则其有源基区方块电阻B1R 口可以减小到原来的多少？

15、某双极型晶体管的B11000,5R R =Ω=Ω口口E ，基区渡越时间b τ=10–9 s ,当I B = 0.1mA 时,

I C = 10mA ，求该管的基区少子寿命B τ。

16、某晶体管的基区输运系数0.99β*=，注入效率0.97γ=，试求此管的α与β。当此

管的有源基区方块电阻B1R 口乘以3，其余参数均不变时，其α与β变为多少？

17、某双极型晶体管当I B1 = 0.05mA 时测得I C1 = 4mA ，当I B2 = 0.06mA 时测得I C2 = 5mA ，

试分别求此管当I C = 4mA 时的直流电流放大系数β与小信号电流放大系数βO 。

18、某缓变基区NPN 晶体管的BV CBO = 120V ，81β=，试求此管的BV CEO 。

19、某高频晶体管的5MHz f β=，当信号频率为40MHz f =时测得其10=ωβ，则当

80MHz f =时ωβ为多少？该管的特征频率T f 为多少？该管的0β为多少？

20、某高频晶体管的500=β，当信号频率f 为30MHz 时测得5=ωβ，求此管的特征频

率T f ，以及当信号频率f 分别为15MHz 和60MHz 时的ωβ之值。

21、某高频晶体管的基区宽度B 1μm W =，基区渡越时间10b 2.710s τ-=?，T 550MHz f =。

当该管的基区宽度减为0.5μm ，其余参数都不变时，T f 变为多少？

22、某高频晶体管的20MHz f β=，当信号频率为100MHz f =时测得其最大功率增益为

p max 24K =，则当200MHz f =时p max K 为多少？该管的最高振荡频率M f 为多少？

23、在N A = 1015cm -3的P 型硅衬底上制作Al 栅N 沟道MOSFET ，栅氧化层厚度为50nm ，

栅氧化层中正电荷数目的面密度为1011cm -2，求该MOSFET 的阈电压V T 之值。

24、某处于饱和区的N 沟道MOSFET 当V GS = 3V 时测得I Dsat = 1mA ，当V GS = 4V 时测

得I Dsat = 4mA ，求该管的V T 与β之值。

25、某N 沟道MOSFET 的V T = 1V ,β= 4×10-3A V -2，求当V GS = 6V ，V DS 分别为2V 、4V 、

6V 、8V 和10V 时的漏极电流之值。

26、某N 沟道MOSFET 的V T = 1.5V ,β= 6×10-3A V -2，求当V DS = 6V ，V GS 分别为1.5V 、

3.5V 、5.5V 、7.5V 和9.5V 时的漏极电流之值。

27、某N 沟道MOSFET 的V T = 1.5V ,β= 6×10-3A V -2，求当V GS 分别为2V 、4V 、6V 、8V

和10V 时的通导电阻R on 之值。

28、某N 沟道MOSFET 的V T = 1V ,β= 4×10-3A V -2，求当V GS = 6V ，V DS 分别为2V 、4V 、

6V 、8V 和10V 时的跨导g m 之值。

29、某N 沟道MOSFET 的V T = 1V ,β= 6×10-3A V -2，求当V DS = 4V ，V GS 分别为2V 、4V 、

6V 、8V 和10V 时漏源电导g ds 之值。

30、某N 沟道MOSFET 的沟道长度2μm L =，阈电压V T = 1.5V ，电子迁移率为320cm 2/V .s ，

试求当外加栅电压V GS = 5V 时的饱和区跨导的截止角频率m g ω。

832微电子器件-电子科技大学2015硕士入学考试真题

电子科技大学 2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题电子科技大学2016年硕士研究生入学考试初试自命题科目及代码汇总 ?111单独考试政治理论 ?241法语(二外) ?242德语(二外) ?243日语(二外) ?244英语(二外仅日语方向) ?288单独考试英语 ?601数学分析 ?602高等数学 ?613分子生物学 ?615日语水平测试 ?616公共管理综合 ?621英语水平测试 ?622心理学综合 ?623新闻传播理论 ?625宪法学 ?688单独考试高等数学 ?689西方行政史 ?690中国近现代史 ?691政治学原理 ?692数学物理基础?694生物学综合 ?694生物学综合 ?695口腔综合 ?804行政法与行政诉讼法学 ?805新闻传播实务 ?806行政管理综合 ?808金融学基础 ?809管理学原理 ?811大学物理 ?812地理信息系统基础 ?813电磁场与电磁波 ?814电力电子技术 ?815电路分析基础 ?818固体物理 ?820计算机专业基础 ?821经济学基础 ?824理论力学 ?825密码学基础与网络安全 ?830数字图像处理 ?831通信与信号系统 ?832微电子器件 ?834物理化学 ?835线性代数 ?836信号与系统和数字电路 ?839自动控制原理 ?840物理光学 ?845英美文学基础知识及运用 ?846英语语言学基础知识及运用 ?847日语专业基础知识及应用 ?852近代物理基础 ?853细胞生物学 ?854国际政治学 ?855辩证唯物主义和历史唯物主 义 ?856测控通信原理 ?857概率论与数理统计 ?858信号与系统 ?859测控通信基础 ?860软件工程学科基础综合

微电子器件_刘刚前三章课后答案

课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学 中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率ω和波矢建立联系的，即 c h p h E ====υω υ 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率ω和波矢。 1.2 量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数ψ是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用()t r ,ψ表示粒子的德布洛意波的振幅，以()()()t r t r t r ,,,2 ψψψ*=表示波的强度，那么，t 时刻在r 附近的小体积元z y x ???中检测到粒子的概率正比于()z y x t r ???2,ψ。

1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图1.3所示，从能带的观点 来看，半导体和绝缘体都存在着禁 带，绝缘体因其禁带宽度较大 (6~7eV)，室温下本征激发的载流子 近乎为零，所以绝缘体室温下不能 导电。半导体禁带宽度较小，只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，i n p n ==00。对于某一确定的半导体材料，其本征载流子浓度为kT E V C i g e N N p n n ==002 式中，N C ，N V 以及Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。 1.5 什么是施主杂质能级？什么是受主杂质能级？它们有何异同？

微电子器件__刘刚前三章课后答案(DOC)

课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学 中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率ω和波矢k 建立联系的，即 k n c h p h E ====υ ω υ 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率ω和波矢k 。 1.2 量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数ψ是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用()t r ,ψ表示粒子的德布洛意波的振幅，以 ()()()t r t r t r ,,,2 ψψψ*=表示波的强度，那么，t 时刻在r 附近的小体 积元z y x ???中检测到粒子的概率正比于()z y x t r ???2,ψ。

1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图1.3所示，从能带的观点来看，半导体和绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大(6~7eV)，室温下本征激发的载流子近乎为零，所以绝缘体室温下不 能导电。半导体禁带宽度较小，只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，i n p n ==00。对于某一确定的半导体材料，其本征载流子浓度为kT E V C i g e N N p n n ==002 式中，N C ，N V 以及Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。 1.5 什么是施主杂质能级？什么是受主杂质能级？它们有何异同？

微电子器件与IC设计基础第二版第1章习题

第一章 思考题： 1.1简单解释原子能级和晶体能带之间的联系和区别。 答：在孤立原子中，原子核外面的电子受到这个原子核所带正电荷的作用，按其能量的大小分布在不同的电子轨道上绕核运转。 原子中不同轨道上电子能量的大小 用彼此有一定间隔的横线段组成的 能级图来表示（见图1.1b）。能级的 位置越高，表示该能级上电子的能量 就越大。原子结合成晶体后，一个原 子核外的电子除了受到这个原子核 所带正电荷以及核外电子所带负电 荷的作用以外，还要受到这个原子周 围其它原子所带正负电荷的作用。也 就是说，晶体中的电子是在原子核的 正电荷形成的周期性势场中作如图 1.1（a）中箭头所示的共有化运动。 正因为如此，原来描述孤立原子中电 子能量大小的能级就被分裂成为一 系列彼此相距很近的准连续的能级， 其形状好似一条条反映电子能量大小的带子，故称之为能带，见图1.1（b）。 1.2以硅为例，解释什么是施主杂质和施主能级？什么是受主杂质和受主能级？ 答：以硅为例，见图1.2（a）， 如果在单晶硅中掺入Ⅴ族元素 的杂质磷（P+），磷原子()P将 取代Ⅳ族的硅(Si)原子的位置 而成为所谓的施主杂质。因为 磷原子外层有五个价电子，它 和周围的四个硅原子形成共价 键后还多出一个电子，这个多 余的电子受到磷原子核的微弱 束缚力而绕着该原子核做一定 半径的圆周运动，它只需要吸 收很小的能量（百分之几个电 子伏特）就能挣脱磷原子核的 束缚而成为可以在整个晶体中 运动的准自由电子，原来的磷 原子则成为了磷离子()+P，称 之为正电中心。从电子能量大小的观点来看，导带底能量E C表示导带中速度为零的电子所

微电子器件基础题13页word文档

“微电子器件”课程复习题 一、填空题 1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163 A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（ ）和（ ）。 2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电荷。内建电场的方向是从（N ）区指向（P ）区。 3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。 4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（短），内建电场的最大值就越（大），内建电势V bi 就越（大），反向饱和电流I 0就越（小），势垒 电容C T 就越（ ），雪崩击穿电压就越（低）。 5、硅突变结内建电势V bi 可表为（ ），在室温下的典型值为 （0.8）伏特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒 高度会（降低）。 7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（变宽），势垒区的势垒 高度会（增高）。 8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关 系可表示为（ ）。若P 型区的掺杂浓度173A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（ ）。 9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（高）；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（低）。 10、PN 结的正向电流由（空穴扩散Jdp ）电流、（电子扩散电流Jdn ）电流和（势垒区复合电流Jr ）电流三部分所组成。 11、PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（多子）；PN 结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（少子）。 12、当对PN 结外加正向电压时，由N 区注入P 区的非平衡电子一边向前扩散，一边（复合）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（ ）。 13、PN 结扩散电流的表达式为（ ）。这个表达式在正 向电压下可简化为（ ），在反向电压下可简化为（ ）。 14、在PN 结的正向电流中，当电压较低时，以（复合）电流为主；当电 压较高时，以（扩散）电流为主。 15、薄基区二极管是指PN 结的某一个或两个中性区的长度小于（少子扩 散长度）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（线性）。

832微电子器件考试大纲详细

考试科目832微电子器件考试形式笔试（闭卷） 考试时间180分钟考试总分150分 一、总体要求 主要考察学生掌握“微电子器件”的基本知识、基本理论的情况，以及用这些基本知识和基本理论分析问题和解决问题的能力。 二、内容 1．半导体器件基本方程 1）半导体器件基本方程的物理意义 2）一维形式的半导体器件基本方程 3）基本方程的主要简化形式 2．PN结 1）突变结与线性缓变结的定义 2）PN结空间电荷区的形成

4）耗尽区宽度、内建电场与内建电势的计算5）正向及反向电压下PN结中的载流子运动情况6）PN结的能带图 7）PN结的少子分布图 8) PN结的直流伏安特性 9）PN结反向饱和电流的计算及影响因素 10）薄基区二极管的特点

11）大注入效应 12）PN结雪崩击穿的机理、雪崩击穿电压的计算及影响因素、齐纳击穿的机理及特点、热击穿的机理13）PN结势垒电容与扩散电容的定义、计算与特点 14）PN结的交流小信号参数与等效电路 15）PN结的开关特性与少子存储效应

2）基区输运系数与发射结注入效率的定义及计算 3）共基极与共发射极直流电流放大系数的定义及计算 4）基区渡越时间的概念及计算 5）缓变基区晶体管的特点 6）小电流时电流放大系数的下降 7）发射区重掺杂效应 8）晶体管的直流电流电压方程、晶体管的直流输出特性曲线图

9）基区宽度调变效应 10）晶体管各种反向电流的定义与测量 11）晶体管各种击穿电压的定义与测量、基区穿通效应12）方块电阻的概念及计算

13）晶体管的小信号参数 14）晶体管的电流放大系数与频率的关系、组成晶体管信号延迟时间的四个主要时间常数、高频晶体管特征频率的定义、计算与测量、影响特征频率的主要因素

微电子器件 课程基本要求

微电子器件 钟智勇 办公室：<微电子楼>217室 电话：83201440 E mail: zzy@https://www.wendangku.net/doc/bf13180540.html, -mail:zzy@uestc edu cn 8:00--10:00 周二晚上8:00 答疑时间：周二晚上 答疑时间：

教材与参考书 1、教材与参考书 教材： 教材 微电子器件（第3版），陈星弼，张庆中，2011年 参考书 参考书： 1.半导体器件基础，B.L.Anderson, R.L.Anderson, 清华大学出版社，2008年 2.半导体器件基础，Robert F. Pierret, 电子工业出版社，2004年 2半导体器件基础Robert F Pierret电子工业出版社 3.集成电路器件电子学（第三版），Richard S. Muller,电子工业出版社， 2004年 4.半导体器件物理与工艺（第二版），施敏，苏州大学出版社，2002年 5.半导体物理与器件（第三版），Donald A. Neamen, 清华大学出版社， 2003年 6. Physics of Semiconductor Devices( 3th Edition), S M Sze, Wiley- Interscience, 2007

2、学时、成绩构成与考核 总学时数：72学时 其中课堂讲授：60学时，实验：12 学时 成绩构成： 70分期中考试：分平时：10分实验：10 期末考试：70 分、期中考试：10分、平时：10 分、实验：10 分考试形式：闭卷考试

3、课程要求 1、网上只公布教材的标准课件与参阅资料，请做好笔记！ 网址：网络学堂：http://222.197.183.243/wlxt/course.aspx?courseid=0311下载密码i 下载密码：micro 2、请带计算器与作业本上课！ 请带计算器与作业本上课！ 3、鼓励学生学习，以下情况加分（最高加分为5分）： 鼓励学生学习以下情况加分（最高加分为 3.1 完成调研作业并在期末做presentation(ppt)者 3.2 在黑板上完成课堂练习者 3.3 指出教材错误及对教学/教材提出建设性意见者

电子科技大学《微电子器件》课程教学大纲

电子科技大学 《微电子器件》课程教学大纲 课程编号：65030145适用专业：电子科学与技术 集成电路设计与集成系统 学时数：72（含实验12）学分数：4.5 先修课程：《半导体物理》 考核方式：考试 执笔者：张庆中编写日期：2006年4月 一、课程性质和任务 本课程的授课对象是“电子科学与技术（微电子技术方向）”专业和“集成电路设计与集成系统”专业的本科生，属于专业方向选修课。本课程的目的是使学生掌握二极管、双极型与场效应晶体管的基本理论，这些内容都是本领域高级专业技术人员所必须掌握的。本课程同时也是本专业其它后续课程如《集成电路原理》等的先修课程。 二、课程教学内容和要求 1、理论教学（60学时） 基本半导体方程（3学时）： 掌握一维形式的泊松方程、电子与空穴的电流密度方程、电子与空穴的连续性方程，掌握基本半导体方程的主要简化形式。 PN结（18学时）： 了解突变结与线性缓变结、PN结的平衡状态，理解空间电荷区的形成，了解耗尽近似的适用性（自学），掌握内建电场与扩散电势差、PN结在正向及反向电压下的能带图、少子分布与伏安特性，理解正向导通电压、大注入效应，掌握PN结的击穿特性、PN结的势垒电容与扩散电容、交流小信号参数与等效电路、PN结的开关特性。 这部分内容的重点是PN结空间电荷区的形成、耗尽层宽度与扩散电势差的推导与计算、PN结伏安特性的推导、势垒电容与扩散电容的概念及其计算、PN结的交流小信号参数与等效电路、少子存储效应、雪崩击穿的概念及击穿电压的计算。 这部分内容的难点是PN结内建电场的计算、少子分布的推导与少子分布图、大注入时的内建电场与Webster效应、扩散电容表达式的推导、雪崩倍增因子的推导等。 双极型晶体管（25学时）： 了解均匀基区与缓变基区，理解晶体管的基区输运系数与发射结注入效率，掌握晶体管的直流电流放大系数，理解发射区重掺杂效应，

电子科技大学《微电子器件》课程重点与难点

重点与难点 第1章半导体器件基本方程 一般来说要从原始形式的半导体器件基本方程出发来求解析解是极其困难的，通常需要先对方程在一定的具体条件下采用某些假设来加以简化，然后再来求其近似解。随着半导体器件的尺寸不断缩小，建立新解析模型的工作也越来越困难，一些假设受到了更大的限制并变得更为复杂。简化的原则是既要使计算变得容易，又要能保证达到足够的精确度。如果把计算的容易度与精确度的乘积作为优值的话，那么从某种意义上来说，对半导体器件的分析问题，就是不断地寻找具有更高优值的简化方法。要向学生反复解释，任何方法都是近似的，关键是看其精确程度和难易程度。此外，有些近似方法在某些条件下能够采用，但在另外的条件下就不能采用，这会在后面的内容中具体体现出来。 第2章PN结 第2.1节PN结的平衡状态 本节的重点是PN结空间电荷区的形成、内建电势的推导与计算、耗尽区宽度的推导与计算。 本节的难点是对耗尽近似的理解。要向学生强调多子浓度与少子浓度相差极其巨大，从而有助于理解耗尽近似的概念，即所谓耗尽，是指“耗尽区”中的载流子浓度与平衡多子浓度或掺杂浓度相比可以忽略。

第2.2节PN结的直流电流电压方程 本节的重点是对PN结扩散电流的推导。讲课时应该先作定性介绍，让学生先在大脑中建立起物理图象，然后再作定量的数学推导。当PN结上无外加电压时，多子的扩散趋势正好被高度为qV bi的势垒所阻挡，电流为零。外加正向电压时，降低了的势垒无法阻止载流子的扩散，于是构成了流过PN结的正向电流。正向电流的电荷来源是P区空穴和N区电子，它们都是多子，所以正向电流很大。外加反向电压时，由于势垒增高，多子的扩散变得更困难。应当注意，“势垒增高”是对多子而言的，对各区的少子来说，情况恰好相反，它们遇到了更深的势阱，因此反而更容易被拉到对方区域去，从而构成流过PN结的反向电流。反向电流的电荷来源是少子，所以反向电流很小。 本节的难点是对有外加电压时势垒区两旁载流子的运动方式的理解、以及电子（空穴）电流向空穴（电子）电流的转化。 第2.3节准费米能级与大注入效应 本节的重点是PN结在外加正向电压和反向电压时的能带图、大注入条件及大注入条件下的PN结电流公式。 本节的难点是大注入条件下自建场的形成原因。要向学生说明，大注入自建场的推导与前面进行过的非均匀掺杂内建场的推导在本质上是相同的，都是令多子电流密度方程为零而解出电场，这也是分析微电子器件时的一种常用方法。 第2.4节PN结的击穿 本节的重点是利用雪崩击穿临界电场和通过查曲线来求得雪崩击穿电压的方法，以及PN结的实际结构（高阻区的厚度和结深）对击穿电压的影响，这些都是实际工程中的常见问题。

微电子技术概论期末试题

《微电子技术概论》期末复习题 试卷结构： 填空题40分，40个空，每空1分， 选择题30分，15道题，每题2分， 问答题30分，5道题，每题6分 填空题 1.微电子学是以实现电路和系统的集成为目的的。 2.微电子学中实现的电路和系统又称为集成电路和集成系统，是微小化的。 3.集成电路封装的类型非常多样化。按管壳的材料可以分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。 4.材料按其导电性能的差异可以分为三类：导体、半导体和绝缘体。 5. 迁移率是载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度。 6.PN 结的最基本性质之一就是其具有单向导电性。 7.根据不同的击穿机理，PN 结击穿主要分为雪崩击穿和隧道击穿这两种电击穿。 8.隧道击穿主要取决于空间电荷区中的最大电场。 9. PN结电容效应是PN结的一个基本特性。 10.PN结总的电容应该包括势垒电容和扩散电容之和。 11.在正常使用条件下，晶体管的发射结加正向小电压，称为正向偏置，集电结加反向大电压，称为反向偏置。 12.晶体管的直流特性曲线是指晶体管的输入和输出电流-电压关系曲线， 13.晶体管的直流特性曲线可以分为三个区域：放大区，饱和区，截止区。 14.晶体管在满足一定条件时，它可以工作在放大、饱和、截止三个区域中。 15.双极型晶体管可以作为放大晶体管，也可以作为开关来使用，在电路中得到了大量的应用。 16. 一般情况下开关管的工作电压为 5V ，放大管的工作电压为 20V 。 17. 在N 型半导体中电子是多子，空穴是少子； 18. 在P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。 19. 所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。 20. 收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号是模拟信号。 21. 所谓数字信号，指在时间上和幅度上离散取值的信号。 22. 计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。 23. 半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、二极

(完整word版)微电子器件与IC设计基础_第2版,刘刚,陈涛,课后答案.doc

课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率和波矢 k 建立联系的，即 E h h p n k c 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率和波矢k。 1.2量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量 的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用r , t 表示粒子的德布洛意 r ,t 2 r , t 表示波的强度，那么，t 时刻在 r 附近的小体积元 波的振幅，以r ,t x y z 中检测到粒子的概率正比于 2 r ,t x y z 。 1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图 1.3 所示，从能带的观点来看，半导体和 绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大 (6~7eV) ，室温下本征激发的载流子近乎为零，所 以绝缘体室温下不能导电。半导体禁带宽度较小， 只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价 带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的 导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在 一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有 良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，n0 p0 n i。对于某一确定 的半导体材料，其本征载流子浓度为 2 n0 p0 N C N V e E g kT n i 式中， N C，N V以及 Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。

最新微电子器件基础题

微电子器件基础题

“微电子器件”课程复习题 一、填空题 1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（ ）和（ ）。 2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电 荷。内建电场的方向是从（N ）区指向（P ）区。 3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。 4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（短），内建电场的最大值就 越（大），内建电势V bi 就越（大），反向饱和电流I 0就越（小），势垒电容C T 就越（ ），雪崩击穿电压就越（低）。 5、硅突变结内建电势V bi 可表为（ ），在室温下的典型值为（0.8）伏 特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒高度 会（降低）。 7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（变宽），势垒区的势垒高度 会（增高）。 8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可 表示为（ ）。若P 型区的掺杂浓度173 A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（ ）。 9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平 衡少子浓度（高）；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（低）。 10、PN 结的正向电流由（空穴扩散Jdp ）电流、（电子扩散电流Jdn ）电流和 （势垒区复合电流Jr ）电流三部分所组成。 11、PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（多子）；PN 结的 反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（少子）。 12、当对PN 结外加正向电压时，由N 区注入P 区的非平衡电子一边向前扩散，一边（复合）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（ ）。 13、PN 结扩散电流的表达式为（ ）。这个表达式在正向电压下可简 化为（ ），在反向电压下可简化为（ ）。 14、在PN 结的正向电流中，当电压较低时，以（复合）电流为主；当电压较 高时，以（扩散）电流为主。 15、薄基区二极管是指PN 结的某一个或两个中性区的长度小于（少子扩散长 度）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（线性）。 16、小注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远小于该区的 （平衡多子）浓度，因此该区总的多子浓度中的（非平衡）多子浓度可以忽略。 17、大注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远大于该区的 （平衡多子）浓度，因此该区总的多子浓度中的（平衡）多子浓度可以忽略。

微电子器件工艺

《微电子器件工艺》课程设计报告 班级：电子09-2 学号： 0906040206 姓名：高春旭 指导教师：白立春

N阱硅栅结构的CMOS集成电工艺设计 一．基本要求 设计如下电路的工艺流程 (1)设计上图所示电路的生产工艺流程: (2)每一具体步骤需要画出剖面图; (3)每一个步骤都要求说明,例如进行掺杂时,是采用扩散还是离子注入,需要 解释原因,又如刻蚀,采用的是干法刻蚀,还是湿法刻蚀,这类问题都须详细说明. (4)在设计时,要考虑隔离,衬底选择等问题. (5)要求不少于5页,字迹工整,画图清楚. 二、设计的具体实现 2.1 工艺概述 n阱工艺为了实现与LSI的主流工艺增强型/耗层型(E/D)的完全兼容，n 阱CMOS工艺得到了重视和发展。它采用E/D NMOS的相同的p型衬底材料制备NMOS器件，采用离子注入形成的n阱制备PMOS器件，采用沟道离子注入调整两种沟遭器件的阈值电压。 n阱CMOS工艺与p阱CMOS工艺相比有许多明显的优点。首先是与E/D NMOS工艺完全兼容，因此，可以直接利用已经高度发展的NMOS 工艺技术；其次是制备在轻掺杂衬底上的NMOS的性能得到了最佳化--保持了高的电子迁移率，低的体效应系数，低的n+结的寄生电容，降低了漏结势垒区的电场强度，从而降低了电子碰撞电离所产生的电流等。这个优点对动态CMOS电路，如时钟CMOS电路，多米诺电路等的性能改进尤其明显。

这是因为在这些动态电路中仅采用很少数目的PMOS器件，大多数器件是NMOS 型。另外由于电子迁移率较高，因而n阱的寄生电阻较低；碰撞电离的主要来源—电子碰撞电离所产生的衬底电流，在n阱CMOS中通过较低寄生电阻的衬底流走。而在p阱CMOS中通过p阱较高的横向电阻泄放，故产生的寄生衬底电压在n阱CMOS中比p阱要小。在n阱CMOS中寄生的纵向双极型晶体管是PNP型，其发射极电流增益较低，n阱CMOS结构中产生可控硅锁定效应的几率较p阱为低。由于n阱 CMOS的结构的工艺步骤较p阱CMOS简化，也有利于提高集成密度．例如由于磷在场氧化时，在n阱表面的分凝效应，就可以取消对PMOS的场注入和隔离环。杂质分凝的概念：杂质在固体-液体界面上的分凝作用 ~ 再结晶层中杂质的含量决定于固溶度→ 制造合金结（突变结）；杂质在固体-固体界面上也存在分凝作用 ~ 例如，对Si/SiO2界面：硼的分凝系数约为3/10，磷的分凝系数约为10/1；这就是说，掺硼的Si经过热氧化以后， Si表面的硼浓度将减小，而掺磷的Si 经过热氧化以后， Si表面的磷浓度将增高）。 n阱CMOS基本结构中含有许多性能良好的功能器件，对于实现系统集成及接口电路也非常有利。图A (a)和(b)是p阱和n阱CMOS结构的示意图。 N阱硅栅CMOS IC的剖面图 N离子注入 2.2 现在COMS工艺多采用的双阱工艺制作步骤主要表现为以下几个步骤：

2014年电子科技大学微电子器件考研真题

电子科技大学 2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：832 微电子器件 注：所有答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效。 一、填空题（共48分，每空1.5分） 1、PN结二极管用途广泛，在作为变容二极管使用时，主要利用其（）向偏置的 （）电容；在作为温度传感器使用时，主要利用其正向导通压降会随温度的升高而（）。 2、一个P+N型的二极管，电子和空穴的寿命分别为τn和τp，在外加正向直流电压V1时电流 为I1，当外加电压反向为－V2时，器件会经历一段反向恢复过程，这主要是由正向导通时存储在（）型中性区中的非平衡少子造成的，该非平衡少子的总量为 （）。 3、防止PN结发生热击穿，最有效的措施是降低器件的（）。同时，禁带宽带越 （）的半导体材料，其热稳定性越好。（第二个空填“大”或“小”） 4、双极型晶体管的基区宽度调变效应越严重，其厄尔利电压越（），共发射极增量输 出电阻越（）。（填“大”或“小”） 5、已知双极型晶体管的基区度越时间和基区少子寿命分别为τb和τB，则1/τB表示的物理 意义为（），因此τb/τB可以表示 （）。 6、MOSFET的亚阈区摆幅S反应了在亚阈区中（）的控制能力。 栅氧化层越厚，则S越（），该控制能力越（）。（第二个空填“大”或“小”，第三个空填“强”或“弱”） 7、当金属和P型半导体形成金-半接触时，如果金属的功函数大于半导体的功函数，半导体表 面将形成（），该结构（）单向导电性。（从以下选项中选择） A 电子阻挡层 B 电子反阻挡层C空穴阻挡层 D 空穴反阻挡层 E 具有 F 不具有 微电子器件试题共6页，第1页

8、MOSFET的跨导是（）特性曲线的斜率，而漏源电导是（）特性曲 线的斜率。在模拟电路中，MOSFET一般工作在（）区，此时理想情况下漏源电导应为零，但实际上由于（）和（），漏源电导通常为正的有限值。 9、短沟道MOSFET中采用偏置栅结构或漏端轻掺杂结构，是为了降低漏端附近的电场强度， 从而抑制（）效应，防止器件电学特性退化。 10、如果以SiGe来制作BJT的发射区，Si来制作BJT的基区，则与全部采用Si材料的双极 型晶体管相比，其共基极电流放大系数α将（）。（填“增大”、“减小”或“不变”） 11、根据恒场等比例缩小法则，当MOSFET的沟道长度缩小K倍时，其阈值电压变为之前的 （），总电容变为之前的（），最高工作频率变为之前的（）。 12、研究发现硅-二氧化硅系统中，存在四种形式的电荷或能量状态，包括Na+、K+等可动离 子、（）、（）以及二氧化硅层中的电离陷阱电荷，通常它们都带正电，因此（）型MOSFET的衬底表面更容易反型。 13、PMOS的衬底相对于源端应该接（）电位。当|V BS|增加时，PMOS的阈值电压绝对值 将（），该效应叫做（）。（第二个空填“增大”、“减小” 或“不变”） 二、简答与作图题(共57分) 1、如图所示，一块掺杂浓度为N D的无限长均匀N型半导体材料，在x的负半轴有一束光稳定地照射在半导体表面，产生体密度为G0的电子-空穴对。（9分） （1）写出该半导体材料在x正半轴的少子扩散方程。（只考虑少子在x方向的运动） （2）如果要通过上述扩散方程求解x正半轴的少子分布，应该采用什么样的边界条件？（3）如果该半导体材料在x正半轴的长度缩短为W（W远小于少子扩散长度），又应该采用什么样的边界条件求解？ 微电子器件试题共6页，第2页

微电子器件课程复习题

1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平 衡少子浓度n p0分别为（316105.1-?=cm N A ）和（314105.1-?=cm N A ）。 2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电荷。建电场的方向是从（N ） 区指向（P ）区。[发生漂移运动，空穴向P 区，电子向N 区] 3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（D S E u q dx d ε=→ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则建电场的斜率越（大）。 4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（小），建电场的最大值就越（大），建电势V bi 就越 （大），反向饱和电流I 0就越（小）[P20]，势垒电容C T 就越（ 大 ），雪崩击穿电压就越（小）。 5、硅突变结建电势V bi 可表为（2ln i D A bi n N N q KT v =）P9，在室温下的典型值为（0.8）伏特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒高度会（降低）。 7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（增大），势垒区的势垒高度会（提高）。 8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可表示为（)exp()(0KT qv p p p n x n =-）P18。若P 型区的掺杂浓度173A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（3251035.7-?cm ）。 9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（大）；当对 PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（小）。 10、PN 结的正向电流由（空穴扩散）电流、（电子扩散）电流和（势垒区复合）电流三部分所组成。 11、PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（多子）；PN 结的反向电流很小，是因为反 向电流的电荷来源是（少子）。 12、当对PN 结外加正向电压时，由N 区注入P 区的非平衡电子一边向前扩散，一边（复合）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（e 分之一）。 13、PN 结扩散电流的表达式为（]1)[exp(0-=+=KT qv dn dp d I J J J ）。这个表达式在正向电压下可简化为（)exp(0KT qv d J J =），在反向电压下可简化为（J J d -=）。 14、在PN 结的正向电流中，当电压较低时，以（势垒区复合）电流为主；当电压较高时，以（扩散） 电流为主。 15、薄基区二极管是指PN 结的某一个或两个中性区的长度小于（该区的少子扩散长度）。在薄基区二 极管中，少子浓度的分布近似为（线性分布）。 16、小注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远小于该区的（平衡多子）浓度，因此该 区总的多子浓度中的（非平衡）多子浓度可以忽略。 17、大注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远大于该区的（平衡多子）浓度，因此该 区总的多子浓度中的（平衡）多子浓度可以忽略。 18、势垒电容反映的是PN 结的（微分）电荷随外加电压的变化率。PN 结的掺杂浓度越高，则势垒电容 就越（ 大 ）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（ 小 ）。P44 19、扩散电容反映的是PN 结的（非平衡载流子）电荷随外加电压的变化率。正向电流越大，则扩散电容

半导体物理(微电子器件基础 )知识点总结

第一章 ●能带论：单电子近似法研究晶体中电子状态的理论 ●金刚石结构：两个面心立方按体对角线平移四分之一闪锌矿 ●纤锌矿：两类原子各自组成的六方排列的双原子层堆积而成（001）面ABAB顺序堆积●禁带宽度：导带底与价带顶之间的距离脱离共价键所需最低能量 ●本征激发：价带电子激发成倒带电子的过程 ●有效质量（意义）：概括了半导体内的势场作用，使解决半导体内电子在外力作用下运 动规律时，可以不涉及半导体内部势场作用 ●空穴：价带中空着的状态看成是带正电的粒子 ●准连续能级：由于N很大，每个能带的能级基本上可以看成是连续的 ●重空穴带：有效质量较大的空穴组成的价带 ●窄禁带半导体：原子序数较高的化合物 ●导带：电子部分占满的能带，电子可以吸收能量跃迁到未被占据的能级 ●价带：被价电子占满的满带 ●满带：电子占满能级 ●半导体合金：IV族元素任意比例熔合 ●能谷：导带极小值 ●本征半导体：完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体 ●应变半导体：经过赝晶生长生成的半导体 ●赝晶生长：晶格失配通过合金层的应变得到补偿或调节，获得无界面失配位错的合金层 的生长模式 ●直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中同一位置 ●间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中不同位置 ●允带：允许电子能量存在的能量范围. ●同质多象体：一种物质能以两种或两种以上不同的晶体结构存在的现象 第二章 ●替位杂质：杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处。 ●间隙杂质：杂质原子位于晶格的间隙位置。 ●杂质浓度：单位体积中的杂质原子数。 ●施主（N型）杂质：释放束缚电子，并成为不可动正电荷中心的杂质。 ●受主（P型）杂质：释放束缚空穴，并成为不可动负电荷中心的杂质。

微电子器件复习题

一、填空题 1．突变PN 结低掺杂侧的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越 小 ，建电场的最 大值越 大 ，建电势V bi 就越 大 ，反向饱和电流I 0就越 小 ， 势垒电容C T 就越 大 ，雪崩击穿电压就越 小 。P27 2．在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带 负 电荷，N 区一侧带 正 电 荷。建电场的方向是从 N 区指向 P 区。 3．当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为 。由此方程可以看出，掺 杂浓度越高，则建电场的斜率越 大 。 4．若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为183A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平 衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为 和 。 5．某硅突变PN 结的153D N 1.510cm -=?，31810.51N -?=cm A ，则室温下n0n0p0n p p 、、和p0n 的分别为 、 、 和 ， 当外加0.5V 正向电压时的p p ()n x -和 n n ()p x 分别为 、 ，建电 势为 。 6．当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓 度 大 ；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处 的平衡少子浓度 小 。 7．PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是 多子 ；PN 结的反向电 流很小，是因为反向电流的电荷来源是 少子 。 8．PN 结的正向电流由 空穴扩散电流 电流、 电子扩散电流 电流和 势垒区复和电流 电流三部分所组成。 9．PN 结的直流电流电压方程的分布为 。 10．薄基区二极管是指PN 结的某一个或两个中性区的长度小于 该区的少子扩散长 度 。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为 线性 ；薄基区二极 管相对厚基区二极管来说，其它参数都相同，则PN 结电流会 大的多 。 11．小注入条件是指注入某区边界附近的 非平衡少子 浓度远小于该区的 平衡多子 浓度。 12．大注入条件是指注入某区边界附近的 非平衡少子 浓度远大于该区的 平衡多子 浓度。 13．势垒电容反映的是PN 结的 微分 电荷随外加电压的变化率。PN 结的掺杂浓 度越高，则势垒电容就越 大 ；外加反向电压越高，则势垒电容就越 小 。 14．扩散电容的物理含义为中性区中 非平衡载流子 随外加电压的变化率；外加 正向电压越高，则势垒电容就越 大 。

微电子器件公式

微电子器件公式： 部分物理常数： 19 14 12 S 10 3 1412G i S 13 3 14 G i O X 1.610 C,0.026V (300k ),(Si)11.88.85410 1.04510 F cm , (Si) 1.09eV ,(Si) 1.510cm ,(G e)168.85410 1.41710F cm ,(G e)0.66eV ,(G e) 2.410cm , 3.98.85410 3.45q kT q T E n E n εεε--------=?===??=?==?=??=?==?=??=13 310 F cm -? 第1章 半导体器件基本方程 1. 泊松方程 D A s d ()d E q p n N N x ε=-+- 2. 电流密度方程 n n n p p p d d d d n J q n E q D x p J q p E q D x μ μ =+=- 3. 电荷控制方程 n n n n p p p p d d d d Q Q I t Q Q I t ττ?=- - ?=- - 第2章 PN 结 2.1 PN 结的平衡状态 1.平衡多子 p 0A i n 0D i ()p N n n N n =>>=>>P 区（N 区） 2.平衡少子 2 2 i i p 0i p 0A 2 2i i n 0i n0 D () n n n n P p N n n p n n N = = <<= = <<区（N 区） 3.内建电势 A D bi 2 i ln N N kT V q n = 4.最大电场强度 1 2 0m a x b i s 2qN E V ε??= ??? 5.N 区耗尽区宽度 1 2s s A n max bi D D A D 2()N x E V qN q N N N εε??= =???+?? 6.P 区耗尽区宽度 1 2s s D p max bi A A A D 2()N x E V qN q N N N εε??= =???+?? 7.总耗尽区宽度 1 2b i s d n p b i m a x 022V x x x V E qN ε??=+==???? 2.2 PN 结的直流电流电压方程 1.在N 型区与耗尽区的边界处（即n x 处）少子浓度 n n n 0()e x p qV p x p kT ?? = ??? 在P 型区与耗尽区的边界处（即 –p x 处）少子浓度 p p p 0()exp qV n x n kT ?? -= ??? 2.PN 结总的扩散电流密度 d J

微电子器件教学大纲

《微电子器件》课程教学大纲 课程代码：2103020320 课程名称：微电子器件 Microelectronic devices 学分：2 总学时：32（其中：理论学时：32） 先修课程：模拟电子技术A（2103010191），数字电子技术A（2103050132） 适用对象：本二电气信息类 一、课程地位、作用与任务 本课程的授课对象是“电子科学与技术（微电子技术方向）”专业和“集成电路设计与集成系统”专业的本科生，属于专业方向选修课。本课程介绍二极管、双极型晶体管BJT和场效应晶体管MOSFET的基本特性和决定这些特性的物理基础，从而为晶体管、集成电路和半导体传感器的设计、制造打下坚实的理论基础。 二、教学内容及组织 1．基本半导体方程与pn结 基本内容：一维形式的泊松方程、电子与空穴的电流密度方程、电子与空穴的连续性方程，基本半导体方程的主要简化形式、pn结的基本特性(包括伏安、电容、开关、击穿等特性)和决定这些特性的物理基础，这是本课程的理论基础。即pn结的能带图；pn结空间电荷区的电场和电位分布；pn结的直流特性；pn结的交流特性；pn结的势垒电容；pn结的开关特性；pn结的击穿特性 重点与难点：重点是PN结空间电荷区的形成、耗尽层宽度与扩散电势差的推导与计算、PN结伏安特性的推导、势垒电容与扩散电容的概念及其计算、PN结的交流小信号参数与等效电路、少子存储效应、雪崩击穿的概念及击穿电压的计算。难点是PN结内建电场的计算、少子分布的推导与少子分布图、大注入时的内建电场与Webster效应、扩散电容表达式的推导、雪崩倍增因子的推导等。 2．晶体管的直流特性 基本内容：主要介绍晶体管的放大特性以及击穿、基区电阻、饱和等特性和这些特性的物理基础，这是双极型晶体管的理论基础。即晶体管直流特性的理论分析；晶体管的电流放大系数；晶体管的反向电流；晶体管的击穿电压；晶体管的基区电阻；晶体管的输入正向压降和饱和压降；晶体管小信号等效电路。 重点与难点：重点是均匀基区与缓变基区晶体管的直流电流放大系数、晶体管的直流电流电压方程及其简单应用、晶体管中的各种反向电流和各种击穿电压、交流小信号电流放大系数与频率的关系、特征频率以及与之有关的 4、个主要时间常数、