微電子器件課程復(fù)習(xí)題

1、“微電子器件”課程復(fù)習(xí)題一、填空題1、若某突變PN結(jié)的P型區(qū)的摻雜濃度為，則室溫下該區(qū)的平衡多子濃度pp0與平衡少子濃度np0分別為（ ）和（ ）。2、在PN結(jié)的空間電荷區(qū)中，P區(qū)一側(cè)帶（ ）電荷，N區(qū)一側(cè)帶（ ）電荷。內(nèi)建電場的方向是從（ ）區(qū)指向（ ）區(qū)。3、當(dāng)采用耗盡近似時，N型耗盡區(qū)中的泊松方程為（ ）。由此方程可以看出，摻雜濃度越高，則內(nèi)建電場的斜率越（ ）。4、PN結(jié)的摻雜濃度越高，則勢壘區(qū)的長度就越（ ），內(nèi)建電場的最大值就越（ ），內(nèi)建電勢Vbi就越（ ），反向飽和電流I0就越（ ），勢壘電容CT就越（ ），雪崩擊穿電壓就越（ ）。5、硅突變結(jié)內(nèi)建電勢Vbi可表為（ ），在室溫

2、下的典型值為（ ）伏特。6、當(dāng)對PN結(jié)外加正向電壓時，其勢壘區(qū)寬度會（ ），勢壘區(qū)的勢壘高度會（ ）。7、當(dāng)對PN結(jié)外加反向電壓時，其勢壘區(qū)寬度會（ ），勢壘區(qū)的勢壘高度會（ ）。8、在P型中性區(qū)與耗盡區(qū)的邊界上，少子濃度np與外加電壓V之間的關(guān)系可表示為（ ）。若P型區(qū)的摻雜濃度，外加電壓V = 0.52V，則P型區(qū)與耗盡區(qū)邊界上的少子濃度np為（ ）。9、當(dāng)對PN結(jié)外加正向電壓時，中性區(qū)與耗盡區(qū)邊界上的少子濃度比該處的平衡少子濃度（ ）；當(dāng)對PN結(jié)外加反向電壓時，中性區(qū)與耗盡區(qū)邊界上的少子濃度比該處的平衡少子濃度（ ）。10、PN結(jié)的正向電流由（ ）電流、（ ）電流和（ ）電流三部分所組成

3、。11、PN結(jié)的正向電流很大，是因為正向電流的電荷來源是（ ）；PN結(jié)的反向電流很小，是因為反向電流的電荷來源是（ ）。12、當(dāng)對PN結(jié)外加正向電壓時，由N區(qū)注入P區(qū)的非平衡電子一邊向前擴散，一邊（ ）。每經(jīng)過一個擴散長度的距離，非平衡電子濃度降到原來的（ ）。13、PN結(jié)擴散電流的表達式為（ ）。這個表達式在正向電壓下可簡化為（ ），在反向電壓下可簡化為（ ）。14、在PN結(jié)的正向電流中，當(dāng)電壓較低時，以（ ）電流為主；當(dāng)電壓較高時，以（ ）電流為主。15、薄基區(qū)二極管是指PN結(jié)的某一個或兩個中性區(qū)的長度小于（ ）。在薄基區(qū)二極管中，少子濃度的分布近似為（ ）。16、小注入條件是指注入某區(qū)邊

4、界附近的（ ）濃度遠小于該區(qū)的（ ）濃度，因此該區(qū)總的多子濃度中的（ ）多子濃度可以忽略。17、大注入條件是指注入某區(qū)邊界附近的（ ）濃度遠大于該區(qū)的（ ）濃度，因此該區(qū)總的多子濃度中的（ ）多子濃度可以忽略。18、勢壘電容反映的是PN結(jié)的（ ）電荷隨外加電壓的變化率。PN結(jié)的摻雜濃度越高，則勢壘電容就越（ ）；外加反向電壓越高，則勢壘電容就越（ ）。19、擴散電容反映的是PN結(jié)的（ ）電荷隨外加電壓的變化率。正向電流越大，則擴散電容就越（ ）；少子壽命越長，則擴散電容就越（ ）。20、在PN結(jié)開關(guān)管中，在外加電壓從正向變?yōu)榉聪蚝蟮囊欢螘r間內(nèi)，會出現(xiàn)一個較大的反向電流。引起這個電流的原因是存儲

5、在（ ）區(qū)中的（ ）電荷。這個電荷的消失途徑有兩條，即（ ）和（ ）。21、從器件本身的角度，提高開關(guān)管的開關(guān)速度的主要措施是（ ）和（ ）。22、PN結(jié)的擊穿有三種機理，它們分別是（ ）、（ ）和（ ）。23、PN結(jié)的摻雜濃度越高，雪崩擊穿電壓就越（ ）；結(jié)深越淺，雪崩擊穿電壓就越（ ）。24、雪崩擊穿和齊納擊穿的條件分別是（ ）和（ ）。25、晶體管的基區(qū)輸運系數(shù)是指（ ）電流與（ ）電流之比。由于少子在渡越基區(qū)的過程中會發(fā)生（ ），從而使基區(qū)輸運系數(shù)（ ）。為了提高基區(qū)輸運系數(shù)，應(yīng)當(dāng)使基區(qū)寬度（ ）基區(qū)少子擴散長度。26、晶體管中的少子在渡越（ ）的過程中會發(fā)生（ ），從而使到達集電結(jié)的

6、少子比從發(fā)射結(jié)注入基區(qū)的少子（ ）。27、晶體管的注入效率是指（ ）電流與（ ）電流之比。為了提高注入效率，應(yīng)當(dāng)使（ ）區(qū)摻雜濃度遠大于（ ）區(qū)摻雜濃度。28、晶體管的共基極直流短路電流放大系數(shù)是指發(fā)射結(jié)（ ）偏、集電結(jié)（ ）偏時的（ ）電流與（ ）電流之比。29、晶體管的共發(fā)射極直流短路電流放大系數(shù)是指（ ）結(jié)正偏、（ ）結(jié)零偏時的（ ）電流與（ ）電流之比。30、在設(shè)計與制造晶體管時，為提高晶體管的電流放大系數(shù)，應(yīng)當(dāng)（ ）基區(qū)寬度，（ ）基區(qū)摻雜濃度。31、某長方形薄層材料的方塊電阻為100，長度和寬度分別為和，則其長度方向和寬度方向上的電阻分別為（ ）和（ ）。若要獲得1K的電阻，則該材

7、料的長度應(yīng)改變?yōu)椋?）。32、在緩變基區(qū)晶體管的基區(qū)中會產(chǎn)生一個（ ），它對少子在基區(qū)中的運動起到（ ）的作用，使少子的基區(qū)渡越時間（ ）。33、小電流時會（ ）。這是由于小電流時，發(fā)射極電流中（ ）的比例增大，使注入效率下降。34、發(fā)射區(qū)重摻雜效應(yīng)是指當(dāng)發(fā)射區(qū)摻雜濃度太高時，不但不能提高（ ），反而會使其（ ）。造成發(fā)射區(qū)重摻雜效應(yīng)的原因是（ ）和（ ）。35、在異質(zhì)結(jié)雙極晶體管中，發(fā)射區(qū)的禁帶寬度（ ）于基區(qū)的禁帶寬度，從而使異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的（ ）大于同質(zhì)結(jié)雙極晶體管的。36、當(dāng)晶體管處于放大區(qū)時，理想情況下集電極電流隨集電結(jié)反偏的增加而（ ）。但實際情況下集電極電流隨集電結(jié)反偏增加而（

8、 ），這稱為（ ）效應(yīng)。37、當(dāng)集電結(jié)反偏增加時，集電結(jié)耗盡區(qū)寬度會（ ），使基區(qū)寬度（ ），從而使集電極電流（ ），這就是基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)（即厄爾利效應(yīng)）。38、IES是指（ ）結(jié)短路、（ ）結(jié)反偏時的（ ）極電流。39、ICS是指（ ）結(jié)短路、（ ）結(jié)反偏時的（ ）極電流。41、ICBO是指（ ）極開路、（ ）結(jié)反偏時的（ ）極電流。41、ICEO是指（ ）極開路、（ ）結(jié)反偏時的（ ）極電流。42、IEBO是指（ ）極開路、（ ）結(jié)反偏時的（ ）極電流。43、BVCBO是指（ ）極開路、（ ）結(jié)反偏，當(dāng)（ ）時的VCB。44、BVCEO是指（ ）極開路、（ ）結(jié)反偏，當(dāng)（ ）時的VCE。

9、45、BVEBO是指（ ）極開路、（ ）結(jié)反偏，當(dāng)（ ）時的VEB。46、基區(qū)穿通是指當(dāng)集電結(jié)反向電壓增加到使耗盡區(qū)將（ ）全部占據(jù)時，集電極電流急劇增大的現(xiàn)象。防止基區(qū)穿通的措施是（ ）基區(qū)寬度、（ ）基區(qū)摻雜濃度。47、比較各擊穿電壓的大小時可知，BVCBO（ ）BVCEO ，BVCBO（ ）BVEBO。48、要降低基極電阻，應(yīng)當(dāng)（ ）基區(qū)摻雜濃度，（ ）基區(qū)寬度。49、無源基區(qū)重摻雜的目的是（ ）。50、發(fā)射極增量電阻re的表達式是（ ）。室溫下當(dāng)發(fā)射極電流為1mA時，re =（ ）。51、隨著信號頻率的提高，晶體管的、的幅度會（ ），相角會（ ）。52、在高頻下，基區(qū)渡越時間對晶體管有

10、三個作用，它們是：（ ）、（ ）和（ ）。53、基區(qū)渡越時間是指（ ）。當(dāng)基區(qū)寬度加倍時，基區(qū)渡越時間增大到原來的（ ）倍。54、晶體管的共基極電流放大系數(shù)隨頻率的（ ）而下降。當(dāng)晶體管的下降到（ ）時的頻率，稱為的截止頻率，記為（ ）。55、晶體管的共發(fā)射極電流放大系數(shù)隨頻率的（ ）而下降。當(dāng)晶體管的下降到時的頻率，稱為的（ ），記為（ ）。56、當(dāng)時，頻率每加倍，晶體管的降到原來的（ ）；最大功率增益降到原來的（ ）。57、當(dāng)（ ）降到1時的頻率稱為特征頻率。當(dāng)（ ）降到1時的頻率稱為最高振蕩頻率。58、當(dāng)降到（ ）時的頻率稱為特征頻率。當(dāng)降到（ ）時的頻率稱為最高振蕩頻率。59、晶體管的

11、高頻優(yōu)值M是（ ）與（ ）的乘積。60、晶體管在高頻小信號應(yīng)用時與直流應(yīng)用時相比，要多考慮三個電容的作用，它們是（ ）電容、（ ）電容和（ ）電容。61、對于頻率不是特別高的一般高頻管，中以（ ）為主，這時提高特征頻率的主要措施是（ ）。62、為了提高晶體管的最高振蕩頻率 ，應(yīng)當(dāng)使特征頻率（ ），基極電阻（ ），集電結(jié)勢壘電容（ ）。63、對高頻晶體管結(jié)構(gòu)上的基本要求是：（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。64、N溝道MOSFET的襯底是（ ）型半導(dǎo)體，源區(qū)和漏區(qū)是（ ）型半導(dǎo)體，溝道中的載流子是（ ）。65、P溝道MOSFET的襯底是（ ）型半導(dǎo)體，源區(qū)和漏區(qū)是（ ）型半導(dǎo)體，溝道中的載流子是（

12、 ）。66、當(dāng)時，柵下的硅表面發(fā)生（ ），形成連通（ ）區(qū)和（ ）區(qū)的導(dǎo)電溝道，在的作用下產(chǎn)生漏極電流。67、N溝道MOSFET中，越大，則溝道中的電子就越（ ），溝道電阻就越（ ），漏極電流就越（ ）。68、在N溝道MOSFET中，的稱為增強型，當(dāng)時MOSFET處于（ ）狀態(tài)；的稱為耗盡型，當(dāng)時MOSFET處于（ ）狀態(tài)。69、由于柵氧化層中通常帶（ ）電荷，所以（ ）型區(qū)比（ ）型區(qū)更容易發(fā)生反型。70、要提高N溝道MOSFET的閾電壓VT ，應(yīng)使襯底摻雜濃度NA（ ），使柵氧化層厚度Tox（ ）。71、N溝道MOSFET飽和漏源電壓的表達式是（ ）。當(dāng)時，MOSFET進入（ ）區(qū)，漏極電

13、流隨的增加而（ ）。72、由于電子的遷移率比空穴的遷移率（ ），所以在其它條件相同時，（ ）溝道MOSFET的比（ ）溝道MOSFET的大。為了使兩種MOSFET的相同，應(yīng)當(dāng)使N溝道MOSFET的溝道寬度（ ）P溝道MOSFET的。73、當(dāng)N溝道MOSFET的時，MOSFET（ ）導(dǎo)電，這稱為（ ）導(dǎo)電。74、對于一般的MOSFET，當(dāng)溝道長度加倍，而其它尺寸、摻雜濃度、偏置條件等都不變時，其下列參數(shù)發(fā)生什么變化：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。75、由于源、漏區(qū)的摻雜濃度（ ）于溝道區(qū)的摻雜濃度，所以MOSFET源、漏PN結(jié)的耗盡區(qū)主要向（ ）區(qū)擴展，使MOSFET的源、漏穿通問題比雙極型晶

14、體管的基區(qū)穿通問題（ ）。76、MOSFET的跨導(dǎo)gm的定義是（ ），它反映了（ ）對（ ）的控制能力。77、為提高跨導(dǎo)gm的截止角頻率，應(yīng)當(dāng)（ ），（ ）L ，（ ）VGS。78、閾電壓的短溝道效應(yīng)是指，當(dāng)溝道長度縮短時，變（ ）。79、在長溝道MOSFET中，漏極電流的飽和是由于（ ），而在短溝道MOSFET中，漏極電流的飽和則是由于（ ）。80、為了避免短溝道效應(yīng)，可采用按比例縮小法則，當(dāng)MOSFET的溝道長度縮短一半時，其溝道寬度應(yīng)（ ），柵氧化層厚度應(yīng)（ ），源、漏區(qū)結(jié)深應(yīng)（ ），襯底摻雜濃度應(yīng)（ ）。二、問答題1、簡要敘述PN結(jié)空間電荷區(qū)的形成過程。2、什么叫耗盡近似？什么叫中性近

15、似？3、什么叫突變結(jié)？什么叫單邊突變結(jié)？什么叫線性緩變結(jié)？分別畫出上述各種PN結(jié)的雜質(zhì)濃度分布圖、內(nèi)建電場分布圖和外加正向電壓及反向電壓時的少子濃度分布圖。4、PN結(jié)勢壘區(qū)的寬度與哪些因素有關(guān)？5、寫出PN結(jié)反向飽和電流I0的表達式，并對影響I0的各種因素進行討論。6、PN結(jié)的正向電流由正向擴散電流和勢壘區(qū)復(fù)合電流組成。試分別說明這兩種電流隨外加正向電壓的增加而變化的規(guī)律。當(dāng)正向電壓較小時以什么電流為主？當(dāng)正向電壓較大時以什么電流為主？7、什么是小注入條件？什么是大注入條件？寫出小注入條件和大注入條件下的結(jié)定律，并討論兩種情況下中性區(qū)邊界上載流子濃度隨外加電壓的變化規(guī)律。8、在工程實際中，一般

16、采用什么方法來計算PN結(jié)的雪崩擊穿電壓？9、簡要敘述PN結(jié)勢壘電容和擴散電容的形成機理及特點。10、當(dāng)把PN結(jié)作為開關(guān)使用時，在直流特性和瞬態(tài)特性這兩方面，PN結(jié)與理想開關(guān)相比有哪些差距？引起PN結(jié)反向恢復(fù)過程的主要原因是什么？11、畫出NPN晶體管在飽和狀態(tài)、截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)和倒向放大狀態(tài)時的少子分布圖。畫出NPN晶體管在飽和狀態(tài)、截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)和倒向放大狀態(tài)時的能帶圖。12、畫出共基極放大區(qū)晶體管中各種電流的分布圖，并說明當(dāng)輸入電流IE經(jīng)過晶體管變成輸出電流IC時，發(fā)生了哪兩種虧損？13、倒向晶體管的電流放大系數(shù)為什么小于正向晶體管的電流放大系數(shù)？14、提高基區(qū)摻雜濃度會對晶體管的各

17、種特性，如 、等產(chǎn)生什么影響？15、減薄基區(qū)寬度會對晶體管的上述各種特性產(chǎn)生什么影響？16、先畫出雙極晶體管的理想的共發(fā)射極輸出特性曲線圖，并在圖中標(biāo)出飽和區(qū)與放大區(qū)的分界線，然后再分別畫出包括厄爾利效應(yīng)和擊穿現(xiàn)象的共發(fā)射極輸出特性曲線圖。17、畫出包括基極電阻在內(nèi)的雙極型晶體管的簡化的交流小信號等效電路。18、什么是雙極晶體管的特征頻率？寫出的表達式，并說明提高的各項措施。19、寫出組成雙極晶體管信號延遲時間的4個時間的表達式。其中的哪個時間與電流IE有關(guān)？這使隨IE的變化而發(fā)生怎樣的變化？20、說明特征頻率的測量方法。21、什么是雙極晶體管的最高振蕩頻率？寫出的表達式，說明提高的各項措施。

18、22、畫出高頻晶體管結(jié)構(gòu)的剖面圖，并標(biāo)出圖中各部分的名稱。23、畫出MOSFET的結(jié)構(gòu)圖和輸出特性曲線圖，并簡要敘述MOSFET的工作原理。24、什么是MOSFET的閾電壓VT？寫出VT的表達式，并討論影響VT的各種因素。25、什么是MOSFET的襯底偏置效應(yīng)？26、什么是有效溝道長度調(diào)制效應(yīng)？如何抑制有效溝道長度調(diào)制效應(yīng)？27、什么是MOSFET的跨導(dǎo)gm？寫出gm的表達式，并討論提高gm的措施。28、提高MOSFET的最高工作頻率ft的措施是什么？29、什么是MOSFET的短溝道效應(yīng)？30、什么是MOSFET的按比例縮小法則？三、計算題1、某突變PN結(jié)的，試求和的值，并求當(dāng)外加0.5V正向

19、電壓和（-0.5V）反向電壓時的和的值。2、某突變PN結(jié)的，計算該PN結(jié)的內(nèi)建電勢Vbi之值。3、有一個P溝道MOSFET的襯底摻雜濃度為，另一個N溝道MOSFET的襯底摻雜濃度為。試分別求這兩個MOSFET的襯底費米勢，并將這兩個襯底費米勢之和與上題的Vbi相比較。4、某突變PN結(jié)的，試問Jdp是Jdn的多少倍？5、已知某PN結(jié)的反向飽和電流為Io =10 -12A，試分別求當(dāng)外加0.5V正向電壓和（-0.5V）反向電壓時的PN結(jié)擴散電流。6、已知某PN結(jié)的反向飽和電流為Io =10 -11A，若以當(dāng)正向電流達到10 -2 A作為正向?qū)ǖ拈_始，試求正向?qū)妷篤F之值。若此PN結(jié)存在寄生串

20、聯(lián)電阻rcs= 4，則在同樣的測試條件下VF 將變?yōu)槎嗌伲?、某硅單邊突變結(jié)的雪崩擊穿臨界電場，開始發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡區(qū)寬度，求該PN結(jié)的雪崩擊穿電壓。若對該PN結(jié)外加的反向電壓，則其耗盡區(qū)寬度為多少？8、如果設(shè)單邊突變結(jié)的雪崩擊穿臨界電場EC與雜質(zhì)濃度無關(guān)，則為了使雪崩擊穿電壓VB提高1倍，發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡區(qū)寬度xdB應(yīng)為原來的多少倍？低摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度應(yīng)為原來的多少倍？9、某突變PN結(jié)的Vbi = 0.7V，當(dāng)外加-4.3V的反向電壓時測得其勢壘電容為8pF，則當(dāng)外加-19.3V的反向電壓時其勢壘電容應(yīng)為多少？10、某突變結(jié)的內(nèi)建電勢Vbi = 0.7V，當(dāng)外加電壓V = 0.3V時

21、的勢壘電容與擴散電容分別是2pF和，試求當(dāng)外加電壓V = 0.6V時的勢壘電容與擴散電容分別是多少？11、某均勻基區(qū)NPN晶體管的，試求此管的基區(qū)渡越時間。當(dāng)此管的基區(qū)少子電流密度JnE = 102Acm-2時，其基區(qū)少子電荷面密度QB為多少？12、某均勻基區(qū)晶體管的，試求此管的基區(qū)輸運系數(shù)之值。若將此管的基區(qū)摻雜改為如式（3-28）的指數(shù)分布，場因子，則其變?yōu)槎嗌伲?3、某均勻基區(qū)NPN晶體管的，試求該管的基區(qū)輸運系數(shù)之值。又當(dāng)在該管的發(fā)射結(jié)上加0.6V的正向電壓，集電結(jié)短路時，該管的JnE和JnC各為多少？14、某均勻基區(qū)晶體管的注入效率，若將其發(fā)射結(jié)改為異質(zhì)結(jié)，使基區(qū)的禁帶寬度EGB比發(fā)

22、射區(qū)的禁帶寬度EGE小0.08eV，則其注入效率變?yōu)槎嗌?？若要使其仍?.98，則其有源基區(qū)方塊電阻可以減小到原來的多少？15、某雙極型晶體管的，基區(qū)渡越時間=109 s ,當(dāng)IB = 0.1mA時, IC = 10mA，求該管的基區(qū)少子壽命。16、某晶體管的基區(qū)輸運系數(shù)，注入效率，試求此管的與。當(dāng)此管的有源基區(qū)方塊電阻乘以3，其余參數(shù)均不變時，其與變?yōu)槎嗌伲?7、某雙極型晶體管當(dāng)IB1 = 0.05mA時測得IC1 = 4mA，當(dāng)IB2 = 0.06mA時測得IC2 = 5mA，試分別求此管當(dāng)IC = 4mA時的直流電流放大系數(shù)與小信號電流放大系數(shù)O 。18、某緩變基區(qū)NPN晶體管的BVCBO = 120V，試求此管的BVCEO。19、某高頻晶體管的，當(dāng)信號頻率為時測得其，則當(dāng)時為多少？該管的特征頻率為多少？該管的為多少？20、某高頻晶體管的，當(dāng)信號頻率f為30MHz時測得，求此管的特征頻率，以及當(dāng)信號頻率f分別為15MHz和60MHz時的之值。21、某高頻晶體管的基區(qū)寬度