半導(dǎo)體器件作業(yè)有答案

1、1 半 導(dǎo) 體 硅 材 料 的 晶 格 結(jié) 構(gòu) 是 （A 金剛石 B閃鋅礦 C 纖鋅礦2. 下列固體中，禁帶寬度Eg最大的是（ C ）A 金屬B 半導(dǎo)體C絕緣體3. 硅單晶中的層錯屬于（C）A 點缺陷B 線缺陷C 面缺陷4 施主雜質(zhì)電離后向半導(dǎo)體提供（B ），受主雜質(zhì)電離后向半導(dǎo)體提供（ A ），本征激發(fā)后 向半導(dǎo)體提供（ A B）。A 空穴 B 電子5 砷化鎵中的非平衡載流子復(fù)合主要依靠（A）A 直接復(fù)合 B 間接復(fù)合 C 俄歇復(fù)合6 衡量電子填充能級水平的是（ B ）A施主能級B費米能級 C受主能級 D缺陷能級7 載流子的遷移率是描述載流子 （ A ） 的一個物理量；載流子的擴散系數(shù)是描述

2、載流子 （ B ） 的一個物理量。A 在電場作用下的運動快慢 B 在濃度梯度作用下的運動快慢38.室溫下，半導(dǎo)體 Si中摻硼的濃度為 1014cm ，同時摻有濃度為1.1 X1015cm3 的磷，則電子濃度 約為（ B ），空穴濃度為（ D ），費米能級（ G）；將該半導(dǎo)體升溫至570K ，則多子濃度約為（ F ），少子濃度為（ F），費米能級（ I）。（已知：室溫下，3ni Q1.5X 1010cm3，570K 時，3ni Q 2X 1017cm )A 1014cm 33B 1015cmC 1.13X 1015cmD 2.25X 105cmE 1.2 X 1015cm-3F 2X 1017c

3、m-3 G 高于 Ei H 低于 Ei I等于 Ei9. 載流子的擴散運動產(chǎn)生( C)電流，漂移運動產(chǎn)生(A )電流。A 漂移B隧道C擴散10. 下列器件屬于多子器件的是(B D)A 穩(wěn)壓二極管E肖特基二極管C 發(fā)光二極管D 隧道二極管11. 平衡狀態(tài)下半導(dǎo)體中載流子濃度 n0p0=ni2 ，載流子的產(chǎn)生率等于復(fù)合率，而當 npni2 時，載 流 子的復(fù)合率( C )產(chǎn)生率A大于 E等于 C小于12. 實際生產(chǎn)中，制作歐姆接觸最常用的方法是( A )A 重摻雜的半導(dǎo)體與金屬接觸E 輕摻雜的半導(dǎo)體與金屬接觸13在下列平面擴散型雙極晶體管擊穿電壓中數(shù)值最小的是( C )A BVCEO B BVCB

4、O C BVEBO14. MIS結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體表面出現(xiàn)強反型的臨界條件是(B )。( Vs為半導(dǎo)體表面電勢；qVB=Ei-EFA VS=VBB VS=2VBC VS=0 15 .晶體管中復(fù)合與基區(qū)厚薄有關(guān)，基區(qū)越厚，復(fù)合越多，因此基區(qū)應(yīng)做得A.較厚B.較薄隨外加電壓數(shù)值增加而( A )。A.展寬B.變窄C.很薄 16. pn結(jié)反偏狀態(tài)下，空間電荷層的寬度C.不變已作為縮短少數(shù)載流子壽命的有效手段。17 .在開關(guān)器件及與之相關(guān)的電路制造中， ( C 化工藝 B 退火工藝 C 摻金工藝18. 在二極管中， 外加反向電壓超過某一數(shù)值后， 反向電流突然增大， 這個電壓叫 ( B )。 A 飽 和電壓 B

5、擊穿電壓 C 開啟電壓19. 真空能級和費米能級的能值差稱為(A )A 功函數(shù)B 親和能C 電離電勢20. 平面擴散型雙極晶體管中摻雜濃度最高的是( A )A 發(fā)射區(qū)B 基區(qū)C 集電區(qū)21. 柵電壓為零， 溝道不存在， 加上一個負電壓才能形成 P 溝道， 該 MOSFET 為( A ) A P 溝 道增強型 B P 溝道耗盡型 C N 溝道增強型 D N 溝道耗盡型二、判斷題(共 20分，每題1分)1. ( V )半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。2. ( V )半導(dǎo)體中的電子濃度越大，則空穴濃度越小。3. ( X )半導(dǎo)體中載流子低溫下發(fā)生的散射主要是晶格振動的散射。4. ( X )

6、雜質(zhì)半導(dǎo)體的電阻率隨著溫度的增加而下降。5. ( V )半導(dǎo)體中雜質(zhì)越多，晶格缺陷越多，非平衡載流子的壽命就越短。6. ( V )非簡并半導(dǎo)體處于熱平衡狀態(tài)的判據(jù)是n0p0=ni2。7. ( V ) MOSFET只有一種載流子(電子或空穴)傳輸電流。8. ( V )反向電流和擊穿電壓是表征晶體管性能的主要參數(shù)。9. ( X )同一種材料中，電子和空穴的遷移率是相同的。10. ( V ) MOS 型的集成電路是當今集成電路的主流產(chǎn)品。11. ( V )平衡PN結(jié)中費米能級處處相等。12. ( V )能夠產(chǎn)生隧道效應(yīng)的 PN結(jié)二極管通常結(jié)的兩邊摻雜都很重，雜質(zhì)分布很陡。13. ( V )位錯就是由

7、范性形變造成的，它可以使晶體內(nèi)的一原子或離子脫離規(guī)則的周期而位移一段距離。14. ( V )在某些氣體中退火可以降低硅 -二氧化硅系統(tǒng)的固態(tài)電荷和界面態(tài)。15. ( V )高頻下，pn結(jié)失去整流特性的因素是pn結(jié)電容16. ( X ) pn結(jié)的雪崩擊穿電壓主要取決于高摻雜一側(cè)的雜質(zhì)濃度。17. ( V )要提高雙極晶體管的直流電流放大系數(shù)a、3值，就必須提高發(fā)射結(jié)的注入系數(shù)和基區(qū)輸運系數(shù)。18. ( V )二氧化硅層中對器件穩(wěn)定性影響最大的可動離子是鈉離子。19. ( X )制造 MOS 器件常常選用 111晶向的硅單晶。2 0. ( V )場效應(yīng)晶體管的源極和漏極可以互換，但雙極型晶體管的發(fā)

8、射極和集電極是不可以互換的。三、名詞解釋 (共 15 分，每題 5分，給出關(guān)鍵詞得 3 分)1. 雪崩擊穿隨著 PN 外加反向電壓不斷增大，空間電荷區(qū)的電場不斷增強，當超過某臨界值時，載流子受電場加速獲得很高的動能，與晶格點陣原子發(fā)生碰撞使之電離，產(chǎn)生新的電子 空穴對，再被電場加速，再產(chǎn)生更 多的電子 空穴對，載流子數(shù)目在空間電荷區(qū)發(fā)生倍增，猶如雪 崩一般，反向電流迅速增大，這種現(xiàn)象稱之為雪 崩擊穿。2. 非平衡載流子由于外界原因，迫使半導(dǎo)體處于與熱平衡狀態(tài)相偏離的狀態(tài)，稱為非平衡狀態(tài)，其載流子濃度可以比平衡狀 態(tài)時多出了一部分，比平衡時多出了的這部分載流子稱為非平衡載流子。3. 共有化運動當

9、原子相互接近形成晶體時，不同原子的內(nèi)外各電子殼層之間就有了一定程度的交疊，相鄰原子最外層交疊 最多，內(nèi)殼層交疊較少。原子組成晶體后，由于電子殼層的交疊，電子不再完全 局限在某一個原子上，可以由一 個原子轉(zhuǎn)移到相鄰的原子上去，因而，電子將可以在整個晶體中 運動，這種運動稱為電子的 共 有化運動。四、問答題( 22 分)1. 簡述肖特基二極管的優(yōu)缺點。( 6 分，每小點 1 分)優(yōu)點： ( 1 ) 正向壓降低( 2 ) 溫度系數(shù)小( 3 )工作頻率高。( 4 )噪聲系數(shù)小缺點： ( 1 )反向漏電流較大( 2 )耐壓低2. MIS 結(jié)構(gòu)中，以金屬絕緣體 P 型半導(dǎo)體為例，半導(dǎo)體表面在什么情況下成為

10、積累層？什么情況下出現(xiàn)耗 盡層和反型層？( 6 分，每小點 2 分)積累狀態(tài)： 當金屬與半導(dǎo)體之間加負電壓時，表面勢為負值，表面處能帶向上彎曲，表面層 內(nèi)就會出現(xiàn)空穴的堆積。 ( 2 分) 耗盡狀態(tài)：當金屬與半導(dǎo)體之間加正電壓時，表面勢為正值，表面處能帶向下彎曲，表面處的 空穴濃度較體內(nèi)的低 得多，這種狀態(tài)就叫做耗盡狀態(tài)。 ( 2 分)反型狀態(tài)：當正電壓進一步增加時，能帶進一步向下彎曲，使表面處的費米能級高于中央能級E i，這意味著表面的 電子濃度將超過空穴濃度，形成反型層。（2分）3. 如何加電壓才能使 NPN晶體管起放大作用。請畫出平衡時和放大工作時的能帶圖。答：要使NPN晶體管起放大作用

11、，發(fā)射結(jié)要加正向偏壓，集電結(jié)反向偏壓。放大工作時的能帶圖 如下五、計算題（共13分，其中第一小題 5分，第二小題5分，第三小題 3分）1計算（1） 摻入 ND為1X 1015個/cm3的施主硅，在室溫（300K）時的電子 nO和空穴濃度 p0,其 中本征載流子濃度 n i=2 x 1010個/cm3。（2） 如果在（1）中摻入 NA=5X 1014個/cm3的受主， 那么電子nO和空穴濃度 p0分別為多 少？（3）若在（1）中摻入 NA=1X 1015個/cm3的受主，那么電子n0和空穴濃度 p0又為多少？一、填空題（共25分 每空1分）1、硼、鋁、鎵等 三族元素摻入到硅中，所形成的能級是受主

12、（施主能級或受主能級）；砷、磷等五族元素摻入到硅中，所形成的能級是施主 （同上）。2、平衡狀態(tài)下，我們用統(tǒng)一的費米能級Ef來標志電子填充能級的水平，在非平衡狀態(tài)下，導(dǎo)帶中的電子填充能級的水平是用導(dǎo)帶費米能級（E fn）來衡量，價帶中電子填充能級的水平是用價帶費米能級（E f p）來衡量。3、載流子的散射機構(gòu)主要有電離雜質(zhì)散射禾和 晶格振動散射。5、PN結(jié)擊穿共有三種：雪崩擊穿、齊納擊穿、熱擊穿6、晶體管的品種繁多，按其結(jié)構(gòu)分可分為雙極型 、MOS晶體管。在電子電路應(yīng)用中，主要有兩種接法即：共基極 和 共射極，其標準偏置條件為： 發(fā)射極 正向偏置、集電極 反向偏置。7、P型半導(dǎo)體的MIS結(jié)構(gòu)外加

13、柵壓時，共有三種狀態(tài)：積累 、耗盡 、 反型 。8、真空能級和費米能級的能量差稱為功函數(shù)，真空能級和半導(dǎo)體導(dǎo)帶底的能量差稱為親和能_。9、 在二極管中，外加反向電壓超過某一數(shù)值后，反向電流突然增大，這個電壓叫擊穿電壓。10、晶體管中復(fù)合與基區(qū)厚薄有關(guān)，基區(qū)越厚，復(fù)合越多，因此基區(qū)應(yīng)做得較?。ㄝ^厚或較?。?。11、 載流子的擴散運動產(chǎn)生擴散 電流，漂移運動產(chǎn)生漂移電流。12、 在開關(guān)器件及與之相關(guān)的電路制造中，摻金工藝已作為縮短少數(shù)載流子壽命的有效手段。二、判斷題（共10分，每題1分）1、 位錯是半導(dǎo)體材料中的一種常見的線缺陷。（R ）2、在高溫本征激發(fā)時，本征激發(fā)所產(chǎn)生的載流子數(shù)將遠多于雜質(zhì)電離

14、所產(chǎn)生的載流子數(shù)。（R ）3、 電離雜質(zhì)散射與半導(dǎo)體中雜質(zhì)濃度成正比。（R ）4、由注入所引入的非平衡載流子數(shù)，一定少于平衡時的載流子數(shù)，不管是多子還是少子。（F ）5、 非平衡少子濃度衰減到產(chǎn)生時的1/e時的時間，稱為非平衡載流子的壽命。(R )6、 俄歇復(fù)合是一種輻射復(fù)合。(F7、愛因斯坦關(guān)系式表明了非簡并情況下載流子的遷移率和擴散系數(shù)直接的關(guān)系。 (R )8、在大的正向偏壓時，擴散電容起主要的作用。9、齊納擊穿是一種軟擊穿。10、半導(dǎo)體的電導(dǎo)率隨摻雜濃度的增加而增加。二、選擇題：(單選多選均有共2 0分 每題2分)1.下列對純凈半導(dǎo)體材料特性敘述正確的是_A 半導(dǎo)體的電阻率在導(dǎo)體和絕緣體

15、之間B 半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的上升而升高。C 半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的上升而減小。D 半導(dǎo)體的電阻率可以在很大范圍內(nèi)變化。2 下列器件中導(dǎo)電載流子是多子器件的是_BA 穩(wěn)壓二極管B 肖特基二極管C發(fā)光二極管 D變?nèi)荻O管3 .電子的遷移率是A空穴的遷移率。A 大于B 等于4.下列固體中，禁帶寬度Eg最大的是 CA 金屬B 半導(dǎo)體5 .半導(dǎo)體與金屬 Al形成良好的歐姆接觸的結(jié)構(gòu)形式有A Al-n-n+B Al-n+-nC Al-p-p+6.晶體中內(nèi)層電子有效質(zhì)量A 外層電子的有效質(zhì)量。A 大于B7原子構(gòu)成的平面在A (6，4,3)C (2,3,4).Pn結(jié)耗盡層中(如圖所示)A ppB xxA、D

16、CB、小于等于X、y、(R(F(絕緣體DD Al-p+-pC 小于z軸上的截距分別為一2、B(6,4,3)D (2,3,4)電場強度最大的地方是C nnD 一樣大P x nD 不一定3、4,則其密勒指數(shù)為P.最能起到有效的復(fù)合中心作用的雜質(zhì)是 B 淺能級雜質(zhì) 費米能級最高的是 弱P型C每題5分)0.深能級雜質(zhì) 在下列半導(dǎo)體中， 強P型Bx nAC 中等能級雜質(zhì)C三、名詞解釋(共15分準費米能級費米能級和統(tǒng)計分布函數(shù)都是指的熱平衡狀態(tài)，而當半導(dǎo)體的平衡態(tài)遭到破壞而存在非平衡 載流子時，可以認為分就導(dǎo)帶和價帶中的電子來講，它們各自處于平衡態(tài)，而導(dǎo)帶和價帶之間處 于不平衡態(tài)，因而費米能級和統(tǒng)計分布函

17、數(shù)對導(dǎo)帶和價帶各自仍然是適用的，可以分別引入導(dǎo)帶 費米能級和價帶費米能級，它們都是局部的能級，稱為“準費米能級”，分別用EF1、辛表示 2、直接復(fù)合、間接復(fù)合直接復(fù)合一電子在導(dǎo)帶和價帶之間直接躍遷而引起電子和空穴的直接復(fù)合 。間接復(fù)合一電子和空穴通過禁帶中的能級（復(fù)合中心）進行復(fù)合。3、擴散電容PN結(jié)正向偏壓時，有空穴從P區(qū)注入N區(qū)。當正向偏壓增加時，由P區(qū)注入到N區(qū)的空穴增 加，注入的空穴一部分擴散走了，一部分則增加了N區(qū)的空穴積累，增加了載流子的濃度梯度。在外加電壓變化時，N擴散區(qū)內(nèi)積累的非平衡空穴也增加，與它保持電中性的電子也相應(yīng)增加。這 種由于擴散區(qū)積累的電荷數(shù)量隨外加電壓的變化所產(chǎn)生

18、的電容效應(yīng)，稱為P-N結(jié)的擴散電容。用CD表示。(8 分)四、問答題（24分）1、畫出雜質(zhì)半導(dǎo)體電阻率與溫度的關(guān)系圖，并分析該圖。AB:溫度很低，本征激發(fā)可忽略，載流子主要上 由雜p質(zhì)提供，它隨溫度增加而增加，散射主要由 電離雜質(zhì)決定，遷移率隨溫度的增加而增加， 所以電阻率隨溫度的 增加而下降。（2分）BC:溫度繼續(xù)升高，雜質(zhì)已全部電離，載B流子濃度基本不變，晶格振動散射上升為主要矛盾，遷 移率隨溫度的升高 而下降，所以電阻率隨溫度的升高而 增大。（2分）CD:溫度繼續(xù)升高，大量本征載流子的產(chǎn)生遠遠 超過遷移率減小對電阻率的 影響，電阻率隨溫度的升高而急劇下降。2. MOSFET與雙極晶體管相比有何優(yōu)點？ （6分）MOS管：多子器件，驅(qū)動能力強，易集成，功耗低，適合于大規(guī)模集成電路，現(xiàn)已成為超大規(guī)模 集成電路的主流形式。（3分）雙極器件：少子器件，速度較快，但集成度較低，功耗大，不適合于大規(guī)模集成電路。（3分）3. MIS結(jié)構(gòu)中，P型半導(dǎo)體表面在什么情況下成為積累層？什么情況下出現(xiàn)耗盡層和反型層？并請畫出相應(yīng)的能帶圖。（10分）EfmEcEcEcEv EfmEv EfmEv積累狀態(tài)耗盡狀態(tài)反型狀積累狀態(tài)：當金屬與半導(dǎo)體之間加負電壓時，表面勢為負值，表面處能帶向上彎曲，表面層內(nèi)就會出現(xiàn) 空穴的堆積