尼爾曼第三版半導(dǎo)體物理與器件小結(jié)重要術(shù)語解釋知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)題

1、第一章 固體晶體結(jié)構(gòu)3小結(jié)3重要術(shù)語解釋3知識(shí)點(diǎn)3復(fù)習(xí)題3第二章 量子力學(xué)初步4小結(jié)4重要術(shù)語解釋4第三章 固體量子理論初步4小結(jié)4重要術(shù)語解釋4知識(shí)點(diǎn)5復(fù)習(xí)題5第四章 平衡半導(dǎo)體6小結(jié)6重要術(shù)語解釋6知識(shí)點(diǎn)6復(fù)習(xí)題7第五章 載流子運(yùn)輸現(xiàn)象7小結(jié)7重要術(shù)語解釋8知識(shí)點(diǎn)8復(fù)習(xí)題8第六章 半導(dǎo)體中的非平衡過剩載流子8小結(jié)9重要術(shù)語解釋9知識(shí)點(diǎn)9復(fù)習(xí)題10第七章 pn結(jié)10小結(jié)10重要術(shù)語解釋10知識(shí)點(diǎn)11復(fù)習(xí)題11第八章 pn結(jié)二極管11小結(jié)12重要術(shù)語解釋12知識(shí)點(diǎn)12復(fù)習(xí)題13第九章 金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)13小結(jié)13重要術(shù)語解釋13知識(shí)點(diǎn)14復(fù)習(xí)題14第十章 雙極晶體管14小結(jié)14重要術(shù)語

2、解釋15知識(shí)點(diǎn)16復(fù)習(xí)題16第十一章 金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)16小結(jié)16重要術(shù)語解釋17知識(shí)點(diǎn)18復(fù)習(xí)題18第十二章 金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管：概念的深入19小結(jié)19重要術(shù)語解釋19知識(shí)點(diǎn)19復(fù)習(xí)題20第一章 固體晶體結(jié)構(gòu)小結(jié) 1. 硅是最普遍的半導(dǎo)體材料。2. 半導(dǎo)體和其他材料的屬性很大程度上由其單晶的晶格結(jié)構(gòu)決定。晶胞是晶體中的一小塊體積，用它可以重構(gòu)出整個(gè)晶體。三種基本的晶胞是簡(jiǎn)立方、體心立方和面心立方。3. 硅具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)。原子都被由4個(gè)緊鄰原子構(gòu)成的四面體包在中間。二元半導(dǎo)體具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)，它與金剛石晶格基本相同。4. 引用米勒系數(shù)來描述晶面。這些晶面可以用于

3、描述半導(dǎo)體材料的表面。密勒系數(shù)也可以用來描述晶向。5. 半導(dǎo)體材料中存在缺陷，如空位、替位雜質(zhì)和填隙雜質(zhì)。少量可控的替位雜質(zhì)有益于改變半導(dǎo)體的特性。6. 給出了一些半導(dǎo)體生長(zhǎng)技術(shù)的簡(jiǎn)單描述。體生長(zhǎng)生成了基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料，即襯底。外延生長(zhǎng)可以用來控制半導(dǎo)體的表面特性。大多數(shù)半導(dǎo)體器件是在外延層上制作的。重要術(shù)語解釋1. 二元半導(dǎo)體：兩元素化合物半導(dǎo)體，如GaAs。2. 共價(jià)鍵：共享價(jià)電子的原子間鍵合。3. 金剛石晶格：硅的院子晶體結(jié)構(gòu)，亦即每個(gè)原子有四個(gè)緊鄰原子，形成一個(gè)四面體組態(tài)。4. 摻雜：為了有效地改變電學(xué)特性，往半導(dǎo)體中加入特定類型的原子的工藝。5. 元素半導(dǎo)體：?jiǎn)我辉貥?gòu)成的半導(dǎo)體，比如

4、硅、鍺。6. 外延層：在襯底表面形成的一薄層單晶材料。7. 離子注入：一種半導(dǎo)體摻雜工藝。8. 晶格：晶體中原子的周期性排列。9. 密勒系數(shù)：用以描述晶面的一組整數(shù)。10. 原胞：可復(fù)制以得到整個(gè)晶格的最小單元。11. 襯底：用于更多半導(dǎo)體工藝比如外延或擴(kuò)散的基礎(chǔ)材料，半導(dǎo)體硅片或其他原材料。12. 三元半導(dǎo)體：三元素化合物半導(dǎo)體，如AlGaAs。13. 晶胞：可以重構(gòu)出整個(gè)晶體的一小部分晶體。14. 鉛鋅礦晶格：與金剛石晶格相同的一種晶格，但它有兩種類型的原子而非一種。知識(shí)點(diǎn)1. 學(xué)完本章后，讀者應(yīng)具備如下能力：2. 確定不同晶格結(jié)構(gòu)的體密度。3. 確定某晶面的密勒指數(shù)。4. 根據(jù)密勒指數(shù)畫

5、出晶面5. 確定給定晶面的原子面密度。6. 理解并描述單晶中的各種缺陷。復(fù)習(xí)題1. 例舉兩種元素半導(dǎo)體材料和兩種化合物半導(dǎo)體材料。2. 畫出三種晶格結(jié)構(gòu)：(a)簡(jiǎn)立方；(b)體心立方；(c)面心立方。3. 描述求晶體中原子的體密度的方法。4. 描述如何得到晶面的密勒指數(shù)。5. 何謂替位雜質(zhì)？何謂填隙雜質(zhì)？第二章 量子力學(xué)初步小結(jié)1. 我們討論了一些量子力學(xué)的概念，這些概念可以用于描述不同勢(shì)場(chǎng)中的電子狀態(tài)。了解電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)于研究半導(dǎo)體物理是非常重要的。2. 波粒二象性原理是量子力學(xué)的重要部分。粒子可以有波動(dòng)態(tài)，波也可以具有粒子態(tài)。3. 薛定諤波動(dòng)方程式描述和判斷電子狀態(tài)的基礎(chǔ)。4. 馬克思&

6、#183;玻恩提出了概率密度函數(shù)|fai（x）|2.5. 對(duì)束縛態(tài)粒子應(yīng)用薛定諤方程得出的結(jié)論是，束縛態(tài)粒子的能量也是量子化的。6. 利用單電子原子的薛定諤方程推導(dǎo)出周期表的基本結(jié)構(gòu)。重要術(shù)語解釋1. 德布羅意波長(zhǎng)：普朗克常數(shù)與粒子動(dòng)量的比值所得的波長(zhǎng)。2. 海森堡不確定原理：該原理指出我們無法精確確定成組的共軛變量值，從而描述粒子的狀態(tài)，如動(dòng)量和坐標(biāo)。3. 泡利不相容原理：該原理指出任意兩個(gè)電子都不會(huì)處在同一量子態(tài)。4. 光子：電磁能量的粒子狀態(tài)。5. 量子：熱輻射的粒子形態(tài)。6. 量子化能量：束縛態(tài)粒子所處的分立能量級(jí)。7. 量子數(shù)：描述粒子狀態(tài)的一組數(shù)，例如原子中的電子。8. 量子態(tài)：可

7、以通過量子數(shù)描述的粒子狀態(tài)。9. 隧道效應(yīng)：粒子穿過薄層勢(shì)壘的量子力學(xué)現(xiàn)象。10. 波粒二象性：電磁波有時(shí)表現(xiàn)為粒子狀態(tài)，而粒子有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)狀態(tài)的特性。第三章 固體量子理論初步小結(jié)1. 我們討論了一些量子力學(xué)的概念，這些概念可以用于描述不同勢(shì)場(chǎng)中的電子狀態(tài)。了解電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)于研究半導(dǎo)體物理是非常重要的。2. 波粒二象性原理是量子力學(xué)的重要部分。粒子可以有波動(dòng)態(tài)，波也可以具有粒子態(tài)。3. 薛定諤波動(dòng)方程式描述和判斷電子狀態(tài)的基礎(chǔ)。4. 馬克思·玻恩提出了概率密度函數(shù)|fai（x）|2。5. 對(duì)束縛態(tài)粒子應(yīng)用薛定諤方程得出的結(jié)論是，束縛態(tài)粒子的能量也是量子化的。6. 利用單電子原子

8、的薛定諤方程推導(dǎo)出周期表的基本結(jié)構(gòu)。重要術(shù)語解釋1. 允帶：在量子力學(xué)理論中，晶體中可以容納電子的一系列能級(jí)。2. 狀態(tài)密度函數(shù)：有效量子態(tài)的密度。它是能量的函數(shù)，表示為單位體積單位能量中的量子態(tài)數(shù)量。3. 電子的有效質(zhì)量：該參數(shù)將晶體導(dǎo)帶中電子的加速度與外加的作用力聯(lián)系起來，該參數(shù)包含了晶體中的內(nèi)力。4. 費(fèi)米-狄拉克概率函數(shù)：該函數(shù)描述了電子在有效能級(jí)中的分布，代表了一個(gè)允許能量狀態(tài)被電子占據(jù)的概率。5. 費(fèi)米能級(jí)：用最簡(jiǎn)單的話說，該能量在T=0K時(shí)高于所有被電子填充的狀態(tài)的能量，而低于所有空狀態(tài)能量。6. 禁帶：在量子力學(xué)理論中，晶體中不可以容納電子的一系列能級(jí)。7. 空穴：與價(jià)帶頂部的

9、空狀態(tài)相關(guān)的帶正電“粒子”。8. 空穴的有效質(zhì)量：該參數(shù)同樣將晶體價(jià)帶中空穴的加速度與外加作用力聯(lián)系起來，而且包含了晶體中的內(nèi)力。9. k空間能帶圖：以k為坐標(biāo)的晶體能連曲線，其中k為與運(yùn)動(dòng)常量有關(guān)的動(dòng)量，該運(yùn)動(dòng)常量結(jié)合了晶體內(nèi)部的相互作用。10. 克龍尼克-潘納模型：由一系列周期性階躍函數(shù)組成，是代表一維單晶晶格周期性勢(shì)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。11. 麥克斯韋-波爾茲曼近似：為了用簡(jiǎn)單的指數(shù)函數(shù)近似費(fèi)米-狄拉克函數(shù)，從而規(guī)定滿足費(fèi)米能級(jí)上下若干kT的約束條件。12. 泡利不相容原理：該原理指出任意兩個(gè)電子都不會(huì)處在同一量子態(tài)。知識(shí)點(diǎn)1. 對(duì)單晶中的允帶和禁帶的概念進(jìn)行定性的討論，并利用克龍尼-潘納模

10、型對(duì)結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)格的推導(dǎo)。2. 討論硅中能帶的分裂。3. 根據(jù)E-k關(guān)系曲線論述有效質(zhì)量的定義，并討論它對(duì)于晶體中粒子運(yùn)動(dòng)的意義。4. 討論空穴的概念。5. 定性地討論金屬、絕緣體和半導(dǎo)體在能帶方面的差異。6. 討論有效狀態(tài)密度函數(shù)。7. 理解費(fèi)米-狄拉克分布函數(shù)和費(fèi)米能級(jí)的意義。復(fù)習(xí)題1. 什么是克龍尼克潘納模型？2. 敘述克龍尼克·潘納模型的薛定諤波動(dòng)方程的兩個(gè)結(jié)果。3. 什么是有效質(zhì)量？4. 什么是直接帶隙半導(dǎo)體？什么是間接帶隙半導(dǎo)體？5. 狀態(tài)密度函數(shù)的意義是什么？6. 推導(dǎo)狀態(tài)密度函數(shù)的數(shù)學(xué)模型是什么？7. 一般來說，狀態(tài)密度與能量之間有什么聯(lián)系？8. 費(fèi)米-狄拉克概率函數(shù)的

11、意義是什么？9. 什么是費(fèi)米能級(jí)？第四章 平衡半導(dǎo)體小結(jié)1. 當(dāng)原子聚集在一起形成晶體時(shí)，電子的分立能量也就隨之分裂為能帶。2. 對(duì)表征單晶材料勢(shì)函數(shù)的克龍克尼-潘納模型進(jìn)行嚴(yán)格的量子力學(xué)分析和薛定諤波動(dòng)方程推導(dǎo)，從而得出 了允帶和禁帶的概念。3. 有效質(zhì)量的概念將粒子在晶體中的運(yùn)動(dòng)與外加作用力聯(lián)系起來，而且涉及到晶格對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的作用。4. 半導(dǎo)體中存在兩種帶點(diǎn)粒子。其中電子是具有正有效質(zhì)量的正電荷粒子，一般存在于允帶的頂部。5. 給出了硅和砷化鎵的E-k關(guān)系曲線，并討論了直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體的概念。6. 允帶中的能量實(shí)際上是由許多的分立能級(jí)組成的，而每個(gè)能級(jí)都包含有限數(shù)量的量子態(tài)。

12、單位能量的量子態(tài)密度可以根據(jù)三維無限深勢(shì)阱模型確定。7. 在涉及大量的電子和空穴時(shí)，就需要研究這些粒子的統(tǒng)計(jì)特征。本章討論了費(fèi)米-狄拉克概率函數(shù)，它代表的是能量為E的量子態(tài)被電子占據(jù)的幾率。重要術(shù)語解釋1. 受主原子：為了形成p型材料而加入半導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)原子。2. 載流子電荷：在半導(dǎo)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)并形成電流的電子和（或）空穴。3. 雜質(zhì)補(bǔ)償半導(dǎo)體：同一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)既含有施主雜質(zhì)又含有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體。4. 完全電離：所有施主雜質(zhì)原子因失去電子而帶正電，所有受主雜質(zhì)原子因獲得電子而帶負(fù)電的情況。5. 簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：電子或空穴的濃度大于有效狀態(tài)密度，費(fèi)米能級(jí)位于導(dǎo)帶中（n型）或價(jià)帶中（p型）的半導(dǎo)體。6.

13、 施主原子：為了形成n型材料而加入半導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)原子。7. 有效狀態(tài)密度：即在導(dǎo)帶能量范圍內(nèi)對(duì)量子態(tài)密度函數(shù)gc（E）與費(fèi)米函數(shù)fF（E）的乘積進(jìn)行積分得到的參數(shù)Nc；在價(jià)帶能量范圍內(nèi)對(duì)量子態(tài)密度函數(shù)gv（E）與【1-fF（E）】的乘積進(jìn)行積分得到的參數(shù)N。8. 束縛態(tài)：低溫下半導(dǎo)體內(nèi)的施主與受主呈現(xiàn)中性的狀態(tài)。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)的電子濃度與空穴濃度非常小。9. 非本征半導(dǎo)體：進(jìn)行了定量施主或受主摻雜，從而使電子濃度或空穴濃度偏離本征載流子濃度產(chǎn)生多數(shù)載流子電子（n型）或多數(shù)載流子空穴（p型）的半導(dǎo)體。10. 本征載流子濃度ni：本征半導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)帶電子的濃度和價(jià)帶空穴的濃度（數(shù)值相等）。11. 本征

14、費(fèi)米能級(jí)Efi：本征半導(dǎo)體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)位置。12. 本征半導(dǎo)體：沒有雜質(zhì)原子且晶體中無晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體材料。13. 非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：參入相對(duì)少量的施主和（或）受主雜質(zhì)，使得施主和（或）受主能級(jí)分立、無相互作用的半導(dǎo)體。知識(shí)點(diǎn)1. 推導(dǎo)出熱平衡電子濃度與空穴濃度關(guān)于費(fèi)米能級(jí)的表達(dá)式。2. 推導(dǎo)出本征載流子濃度的表達(dá)式。3. 說出T= 300K下的本征載流子濃度值。4. 推導(dǎo)出本征費(fèi)米能級(jí)的表達(dá)式。5. 描述半導(dǎo)體內(nèi)摻人施主與受主雜質(zhì)后的影響。6. 理解完全電離的概念。7. 了解公式的推導(dǎo)過程。8. 描述簡(jiǎn)并與非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的概念。9. 討論電中性的概念。10. 推導(dǎo)出n0與p0關(guān)于摻雜濃度的表達(dá)

15、式。11. 描述費(fèi)米能級(jí)隨溫度與摻雜濃度的變化情況。復(fù)習(xí)題1. 寫出n(E)與p(E)關(guān)于狀態(tài)密度與費(fèi)米統(tǒng)計(jì)分布的函數(shù)表達(dá)式。2. 在根據(jù)費(fèi)米能級(jí)推導(dǎo)，n0的表達(dá)式時(shí)，積分的上限應(yīng)為導(dǎo)帶頂?shù)哪芰?，說明可以用正無窮替代它的原因。3. 假設(shè)玻爾茲曼近似成立，寫出n0與p0關(guān)于費(fèi)米能級(jí)的表達(dá)式。4. T= 300 K時(shí)硅的本征載流子濃度值是多少？5. 在什么情況下本征費(fèi)米能級(jí)處于禁帶中央？6. 什么是施主雜質(zhì)？什么是受主雜質(zhì)？7. 完全電離是什么意思？束縛態(tài)又是什么意思？8. n0與p0的乘積等于什么？9. 寫出完全電離條件下的電中性方程。10. 繪制出n型材料的，n0隨溫度變化的曲線。11. 分別

16、繪制出費(fèi)米能級(jí)隨溫度和摻雜濃度變化的曲線。第五章 載流子運(yùn)輸現(xiàn)象小結(jié)1. 導(dǎo)帶電子濃度是在整個(gè)導(dǎo)帶能量范圍上，對(duì)導(dǎo)帶狀態(tài)密度與費(fèi)米-狄拉克概率分布函數(shù)的乘積進(jìn)行積分得到的。2. 價(jià)帶空穴濃度是在整個(gè)價(jià)帶能量范圍上，對(duì)價(jià)帶狀態(tài)密度與某狀態(tài)為空的概率【1-fF（E）】的乘積進(jìn)行積分得到的。3. 本章討論了對(duì)半導(dǎo)體滲入施主雜質(zhì)（V族元素）和受主雜質(zhì)（111族元素）形成n型和p型非本征半導(dǎo)體的概念。4. 推導(dǎo)出了基本關(guān)系式。5. 引入了雜質(zhì)完全電離與電中性的概念，推導(dǎo)出了電子與空穴濃度關(guān)于摻雜濃度的函數(shù)表達(dá)式。6. 推導(dǎo)出了費(fèi)米能級(jí)位置關(guān)于摻雜濃度的表達(dá)式。7. 討論了費(fèi)米能級(jí)的應(yīng)用。在熱平衡態(tài)下，半

17、導(dǎo)體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)處處相等。重要術(shù)語解釋1. 電導(dǎo)率：關(guān)于載流子漂移的材料參數(shù)；可量化為漂移電流密度和電場(chǎng)強(qiáng)度之比。2. 擴(kuò)散：粒子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)運(yùn)動(dòng)的過程。3. 擴(kuò)散系數(shù)：關(guān)于粒子流動(dòng)與粒子濃度梯度之間的參數(shù)。4. 擴(kuò)散電流：載流子擴(kuò)散形成的電流。5. 漂移：在電場(chǎng)作用下，載流子的運(yùn)動(dòng)過程。6. 漂移電流：載流子漂移形成的電流。7. 漂移速度：電場(chǎng)中載流子的平均漂移速度。8. 愛因斯坦關(guān)系：擴(kuò)散系數(shù)和遷移率的關(guān)系。9. 霍爾電壓：在霍爾效應(yīng)測(cè)量中，半導(dǎo)體上產(chǎn)生的橫向壓降。10. 電離雜質(zhì)散射：載流子和電離雜質(zhì)原子之間的相互作用。11. 晶格散射：載流子和熱震動(dòng)晶格原子之間的相互作用。12

18、. 遷移率：關(guān)于載流子漂移和電場(chǎng)強(qiáng)度的參數(shù)。13. 電阻率：電導(dǎo)率的倒數(shù)；計(jì)算電阻的材料參數(shù)。14. 飽和速度：電場(chǎng)強(qiáng)度增加時(shí)，載流子漂移速度的飽和值。知識(shí)點(diǎn) 1. 論述載流子漂移電流密度。2. 解釋為什么在外加電場(chǎng)作用下載流子達(dá)到平均漂移速度。3. 論述晶格散射和雜質(zhì)散射機(jī)制。4. 定義遷移率，并論述遷移率對(duì)溫度和電離雜質(zhì)濃度的依賴關(guān)系。5. 定義電導(dǎo)率和電阻率。6. 論述飽和速度。7. 論述載流子擴(kuò)散電流密度。8. 敘述愛因斯坦關(guān)系。9. 描述霍爾效應(yīng)。復(fù)習(xí)題1. 寫出總漂移電流密度方程。2. 定義載流子遷移率。其單位是什么？3. 解釋遷移率的溫度依賴性。為什么載流子遷移率是電離雜質(zhì)濃度的

19、函數(shù)？4. 定義電導(dǎo)率、電阻率。它們各自的單位是什么？5. 分別畫出硅、砷化鎵中電子漂移速度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線。6. 寫出電子和空穴的擴(kuò)散電流密度方程。7. 愛因斯坦關(guān)系是什么？8. 描述霍爾效應(yīng)。9. 解釋為什么霍爾電壓的正負(fù)反映了半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型（n型或p型）。第六章 半導(dǎo)體中的非平衡過剩載流子小結(jié) 1. 討論了過剩電子和空穴產(chǎn)生與復(fù)合的過程，定義了過剩載流子的產(chǎn)生率和復(fù)合率。2. 過剩電子和空穴是一起運(yùn)動(dòng)的，而不是互相獨(dú)立的。這種現(xiàn)象稱為雙極疏運(yùn)。3. 推導(dǎo)了雙極疏運(yùn)方程，并討論了其中系數(shù)的小注入和非本征摻雜約束條件。在這些條件下，過剩電子和空穴的共同漂移和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)取決于少子的特性，這

20、個(gè)結(jié)果就是半導(dǎo)體器件狀態(tài)的基本原理。4. 討論了過剩載流子壽命的概念。5. 分別分析了過剩載流子狀態(tài)作為時(shí)間的函數(shù) 作為空間的函數(shù)和同事作為實(shí)踐與空間的函數(shù)的情況。6. 定義了電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)。這些參數(shù)用于描述非平衡狀態(tài)下，電子和空穴的總濃度。7. 半導(dǎo)體表面效應(yīng)對(duì)過剩電子和空穴的狀態(tài)產(chǎn)生影響。定義了表面復(fù)合速度。重要術(shù)語解釋1. 雙極擴(kuò)散系數(shù)：過剩載流子的有效擴(kuò)散系數(shù)。2. 雙極遷移率：過剩載流子的有效遷移率。3. 雙極疏運(yùn)：具有相同擴(kuò)散系數(shù)，遷移率和壽命的過剩電子和空穴的擴(kuò)散，遷移和復(fù)合過程。4. 雙極輸運(yùn)方程：用時(shí)間和空間變量描述過剩載流子狀態(tài)函數(shù)的方程。5. 載流子的產(chǎn)生：電子從

21、價(jià)帶躍入導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)的過程。6. 載流子的復(fù)合：電子落入價(jià)帶中的空能態(tài)（空穴）導(dǎo)致電子-空穴對(duì)消滅的過程。7. 過剩載流子：過剩電子和空穴的過程。8. 過剩電子：導(dǎo)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的電子濃度。9. 過剩空穴：價(jià)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的空穴濃度。10. 過剩少子壽命：過剩少子在復(fù)合前存在的平均時(shí)間。11. 產(chǎn)生率：電子-空穴對(duì)產(chǎn)生的速率（#/cm3-ms）。12. 小注入：過剩載流子濃度遠(yuǎn)小于熱平衡多子濃度的情況。13. 少子擴(kuò)散長(zhǎng)度：少子在復(fù)合前的平均擴(kuò)散距離：數(shù)學(xué)表示為，其中D和分別為少子的擴(kuò)散系數(shù)和壽命。14. 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)：電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)分別將電子和空穴的非平衡狀態(tài)

22、濃度與本征載流子濃度以及本征費(fèi)米能級(jí)聯(lián)系起來。15. 復(fù)合率：電子空穴對(duì)復(fù)合的速率（#/cm3-s）。16. 表面態(tài)：半導(dǎo)體表面禁帶中存在的電子能態(tài)。知識(shí)點(diǎn)1. 論述非平衡產(chǎn)生和復(fù)合的概念。2. 論述過剩載流子壽命的概念。3. 論述電子和空穴與時(shí)間無關(guān)的擴(kuò)散方程的推導(dǎo)過程。4. 論述雙極輸運(yùn)方程的推導(dǎo)過程。5. 理解在小注入狀態(tài)和非本征半導(dǎo)體中，雙極輸運(yùn)方程系數(shù)可以歸納為少子系數(shù)的結(jié)論。6. 運(yùn)用雙極輸運(yùn)方程解決不同問題。7. 理解介電弛豫時(shí)間常數(shù)的概念。8. 計(jì)算電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)。9. 計(jì)算給定濃度的過剩載流子的復(fù)合率。10. 理解過剩載流子濃度的表面效應(yīng)。復(fù)習(xí)題1. 為什么熱平衡狀態(tài)

23、電子的產(chǎn)生率與復(fù)合率相等？2. 舉例說明粒子流的變化如何影響空穴的濃度。3. 為什么一般的雙極輸運(yùn)方程為非線性方程？4. 定性解釋為什么在外加電場(chǎng)作用下，過剩電子和空穴會(huì)向同一方向移動(dòng)。5. 定性解釋為什么在小注入條件下，過剩載流子壽命可以歸納為少子的壽命。6. 當(dāng)產(chǎn)生率為零時(shí)，與過剩載流子密度有關(guān)的時(shí)間是什么？7. 外加作用力之后，為什么過剩載流子密度不能隨時(shí)間持續(xù)增加？8. 當(dāng)半導(dǎo)體中瞬問產(chǎn)生了一種類型的過剩載流子時(shí)，用什么原理解釋凈電荷密度會(huì)迅速變?yōu)榱悖?. 分別論述電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的定義。10. 一般情況下，為什么半導(dǎo)體表面的過剩載流子濃度要低予內(nèi)部的過剩載流子濃度？第七章 pn

24、結(jié)小結(jié)1. 首先介紹了均勻摻雜的pn結(jié)。均勻摻雜pn結(jié)是指：半導(dǎo)體的一個(gè)區(qū)均勻摻雜了受主雜質(zhì)，而相鄰的區(qū)域均勻摻雜了施主雜質(zhì)。這種pn結(jié)稱為同質(zhì)結(jié)2. 在冶金結(jié)兩邊的p區(qū)與n區(qū)內(nèi)分別形成了空間電荷區(qū)或耗盡區(qū)。該區(qū)內(nèi)不存在任何可以移動(dòng)的電子或空穴，因而得名。由于n區(qū)內(nèi)的施主雜質(zhì)離子的存在，n區(qū)帶正電；同樣，由于p區(qū)內(nèi)受主雜質(zhì)離子存在，p區(qū)帶負(fù)電。3. 由于耗盡區(qū)內(nèi)存在凈空間電荷密度，耗盡區(qū)內(nèi)有一個(gè)電場(chǎng)。電場(chǎng)的方向?yàn)橛蒼區(qū)指向p區(qū)。4. 空間電荷區(qū)內(nèi)部存在電勢(shì)差。在零偏壓的條件下，該電勢(shì)差即內(nèi)建電勢(shì)差維持熱平衡狀態(tài)，并且在阻止n區(qū)內(nèi)多子電子向p區(qū)擴(kuò)散的同時(shí)，阻止p區(qū)內(nèi)多子空穴向n區(qū)擴(kuò)散。5. 反騙

25、電壓（n區(qū)相對(duì)于p區(qū)為正）增加了勢(shì)壘的高度，增加了空間電荷區(qū)的寬度，并且增強(qiáng)了電場(chǎng)。6. 隨著反偏電壓的改變，耗盡區(qū)內(nèi)的電荷數(shù)量也改變。這個(gè)隨電壓改變的電荷量可以用來描述pn結(jié)的勢(shì)壘電容。7. 線性緩變結(jié)是非均勻摻雜結(jié)的典型代表。本章我們推導(dǎo)出了有關(guān)線性緩變結(jié)的電場(chǎng)，內(nèi)建電勢(shì)差，勢(shì)壘電容的表達(dá)式。這些函數(shù)表達(dá)式與均勻摻雜結(jié)的情況是不同的。8. 特定的摻雜曲線可以用來實(shí)現(xiàn)特定的電容特性。超突變結(jié)是一種摻雜濃度從冶金結(jié)處開始下降的特殊pn結(jié)。這種結(jié)非常適用于制作諧振電路中的變?nèi)荻O管。重要術(shù)語解釋1. 突變結(jié)近似：認(rèn)為從中性半導(dǎo)體區(qū)到空間電荷區(qū)的空間電荷密度有一個(gè)突然的不連續(xù)。2. 內(nèi)建電勢(shì)差：熱

26、平衡狀態(tài)下pn結(jié)內(nèi)p區(qū)與n區(qū)的靜電電勢(shì)差。3. 耗盡層電容：勢(shì)壘電容的另一種表達(dá)式。4. 耗盡區(qū)：空間電荷區(qū)的另一種表達(dá)。5. 超變突結(jié)：一種為了實(shí)現(xiàn)特殊電容電壓特性而進(jìn)行冶金結(jié)處高摻雜的pn結(jié)，其特點(diǎn)為pn結(jié)一側(cè)的摻雜濃度由冶金結(jié)處開始下降。6. 勢(shì)壘電容（結(jié)電容）：反向偏置下pn結(jié)的電容。7. 線性緩變結(jié)：冶金結(jié)兩側(cè)的摻雜濃度可以由線性分布近似的pn結(jié)。8. 冶金結(jié)：pn結(jié)內(nèi)p型摻雜與n型摻雜的分界面。9. 單邊突變結(jié)：冶金結(jié)一側(cè)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于另一側(cè)的摻雜濃度的pn結(jié)。10. 反偏：pn結(jié)的n區(qū)相對(duì)于p區(qū)加正電壓，從而使p區(qū)與n區(qū)之間勢(shì)壘的大小超過熱平衡狀態(tài)時(shí)勢(shì)壘的大小。11. 空間電荷

27、區(qū)：冶金結(jié)兩側(cè)由于n區(qū)內(nèi)施主電離和p區(qū)內(nèi)受主電離而形成的帶凈正電與負(fù)電的區(qū)域。12. 空間電荷區(qū)寬度：空間電荷區(qū)延伸到p區(qū)與n區(qū)內(nèi)的距離，它是摻雜濃度與外加電壓的函數(shù)。13. 變?nèi)荻O管：電容隨著外加電壓的改變而改變的二極管。知識(shí)點(diǎn)1. 描述空間電荷區(qū)是怎樣形成的。2. 畫出零偏與反偏狀態(tài)下pn結(jié)的能帶圖。3. 推導(dǎo)出pn結(jié)內(nèi)建電勢(shì)差的表達(dá)式。4. 推導(dǎo)出pn結(jié)空問電荷區(qū)電場(chǎng)的表達(dá)式。5. 描述當(dāng)pn結(jié)外加反偏電壓時(shí)空間電荷區(qū)的參數(shù)有什么變化。6. 給出勢(shì)壘電容的定義并做出解釋。7. 描述單邊突變結(jié)的特性與屬性。8. 描述線性緩變結(jié)是怎樣形成的。9. 給出超突變結(jié)的定義。復(fù)習(xí)題1. 給出內(nèi)建電

28、勢(shì)差的定義并描述它是怎樣維持熱平衡的。2. 為什么空間電荷區(qū)內(nèi)會(huì)有電場(chǎng)？為什么均勻摻雜pn結(jié)的電場(chǎng)是距離的線性函數(shù)？3. 空間電荷區(qū)內(nèi)什么位置的電場(chǎng)最大？4. 為什么pn結(jié)低摻雜一側(cè)的空間電荷區(qū)較寬？5. 空間電荷區(qū)寬度與反偏電壓的函數(shù)關(guān)系是什么？6. 為什么空間電荷區(qū)寬度隨著反偏電壓的增大而增加？7. 為什么反偏狀態(tài)下的pn結(jié)存在電容？為什么隨著反偏電壓的增加，勢(shì)壘電容反而下降？8. 什么是單邊突變結(jié)？我們可確定單邊突變結(jié)的哪些參數(shù)？9. 什么是線性緩變結(jié)？10. 什么是超突變結(jié)？這種結(jié)的優(yōu)點(diǎn)或特性是什么？第八章 pn結(jié)二極管小結(jié)1. 當(dāng)pn結(jié)外加正偏電壓時(shí)（p區(qū)相對(duì)與n區(qū)為正），pn結(jié)內(nèi)部

29、的勢(shì)壘就會(huì)降低，于是p區(qū)空穴與n區(qū)電子就會(huì)穿過空間電荷區(qū)流向相應(yīng)的區(qū)域。2. 本章推導(dǎo)出了與n區(qū)空間電荷區(qū)邊緣處的少子空穴濃度和p區(qū)空間電荷區(qū)邊緣處的少子濃度相關(guān)的邊界條件。3. 注入到n區(qū)內(nèi)的空穴與注入到p區(qū)內(nèi)的電子成為相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的過剩少子。過剩少子的行為由第六章中推導(dǎo)的雙極輸運(yùn)方程來描述。求出雙極輸運(yùn)方程的解并將邊界條件代入，就可以求出n區(qū)與p區(qū)內(nèi)穩(wěn)態(tài)少數(shù)載流子的濃度分布。4. 由于少子濃度梯度的存在，pn結(jié)內(nèi)存在少子擴(kuò)散電流。少子擴(kuò)散電流產(chǎn)生了pn結(jié)二極管的理想電流電壓關(guān)系。5. 本章得出了pn結(jié)二極管的小信號(hào)模型。最重要的兩個(gè)參數(shù)是擴(kuò)散電阻與擴(kuò)散電容6. 反偏pn結(jié)的空間電荷區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了

30、過剩載流子。在電場(chǎng)的作用下，這些載流子被掃處了空間電荷區(qū)，形成反偏產(chǎn)生電流。產(chǎn)生電流是二極管反偏電流的一個(gè)組成部分。Pn結(jié)正偏時(shí)，穿過空間電荷區(qū)的過剩載流子可能發(fā)生復(fù)合，產(chǎn)生正偏復(fù)合電流。復(fù)合電流是pn結(jié)正偏電流的另一個(gè)組成部分。7. 當(dāng)pn結(jié)的外加反偏電壓足夠大時(shí)，就會(huì)發(fā)生雪崩擊穿。此時(shí)，pn結(jié)體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較大的反偏電流。擊穿電壓為pn結(jié)摻雜濃度的函數(shù)。在單邊pn結(jié)中，擊穿電壓是低摻雜一側(cè)摻雜濃度的函數(shù)。8. 當(dāng)pn結(jié)由正偏狀態(tài)轉(zhuǎn)換到反偏狀態(tài)時(shí)，pn結(jié)內(nèi)存儲(chǔ)的過剩少數(shù)載流子會(huì)被移走，即電容放電。放電時(shí)間稱為存儲(chǔ)時(shí)間，它是二極管 開關(guān)速度的一個(gè)限制因素。重要術(shù)語解釋1. 雪崩擊穿：電子和空穴穿

31、越空間電荷區(qū)時(shí)，與空間電荷區(qū)內(nèi)原子的電子發(fā)生碰撞產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在pn結(jié)內(nèi)形成一股很大的反偏電流，這個(gè)過程就稱為雪崩擊穿。2. 載流子注入：外加偏壓時(shí)，pn結(jié)體內(nèi)載流子穿過空間電荷區(qū)進(jìn)入p區(qū)或n區(qū)的過程。3. 臨界電場(chǎng)：發(fā)生擊穿時(shí)pn結(jié)空間電荷區(qū)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度。4. 擴(kuò)散電容：正偏pn結(jié)內(nèi)由于少子的存儲(chǔ)效應(yīng)而形成的電容。5. 擴(kuò)散電導(dǎo)：正偏pn結(jié)的低頻小信號(hào)正弦電流與電壓的比值。6. 擴(kuò)散電阻：擴(kuò)散電導(dǎo)的倒數(shù)。7. 正偏：p區(qū)相對(duì)于n區(qū)加正電壓。此時(shí)結(jié)兩側(cè)的電勢(shì)差要低于熱平衡時(shí)的值。8. 產(chǎn)生電流：pn結(jié)空間電荷區(qū)內(nèi)由于電子空穴對(duì)熱產(chǎn)生效應(yīng)形成的反偏電流。9. 長(zhǎng)二極管：電中性p區(qū)與n區(qū)的長(zhǎng)度

32、大于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的二極管。10. 復(fù)合電流：穿越空間電荷區(qū)時(shí)發(fā)生復(fù)合的電子與空穴所產(chǎn)生的正偏pn結(jié)電流。11. 反向飽和電流：電中性p區(qū)與n區(qū)中至少有一個(gè)區(qū)的長(zhǎng)度小于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的pn結(jié)二極管。12. 短二極管:電中性p 區(qū)與n中至少有一個(gè)區(qū)的長(zhǎng)度小子少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的pn結(jié)二極管。13. 存儲(chǔ)時(shí)間：當(dāng)pn結(jié)二極管由正偏變?yōu)榉雌珪r(shí)，空間電荷區(qū)邊緣的過剩少子濃度由穩(wěn)態(tài)值變成零所用的時(shí)間。知識(shí)點(diǎn)1. 描述外加正偏電壓的pn結(jié)內(nèi)電荷穿過空間電荷區(qū)流動(dòng)的機(jī)制。2. 說出空間電荷區(qū)邊緣少子濃度的邊界條件。3. 推出pn結(jié)內(nèi)穩(wěn)態(tài)少子濃度的表達(dá)式。4. 推出理想pn結(jié)的電流-電壓關(guān)系。5. 描述短二極管的特點(diǎn)。

33、6. 描述什么是擴(kuò)散電阻與電容。7. 描述pn結(jié)內(nèi)的產(chǎn)生與復(fù)合電流。8. 描述pn結(jié)的雪崩擊穿機(jī)制。9. 描述pn結(jié)的關(guān)瞬態(tài)。復(fù)習(xí)題1. 為什么正偏pn結(jié)的勢(shì)壘高度會(huì)下降？2. 在(a)正偏、(b)反偏狀態(tài)下，寫出過剩少子濃度的邊界條件。3. 畫出正偏pn結(jié)的穩(wěn)態(tài)少子濃度分布圖。4. 解釋pn結(jié)二極管的理想I-V關(guān)系。5. 畫出正偏pn結(jié)二極管的電子和空穴電流圖。6. 什么是短二極管？7. (a)解釋擴(kuò)散電容的形成機(jī)制；(b)什么是擴(kuò)散電阻？8. 解釋(a)產(chǎn)生電流與(b)復(fù)合電流的形成機(jī)制。9. 為什么隨著摻雜濃度的增大，擊穿電壓反而下降？10. 解釋什么是存儲(chǔ)時(shí)間。第九章 金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)

34、體異質(zhì)結(jié)小結(jié)1. 輕參雜半導(dǎo)體上的金屬可以和半導(dǎo)體形成整流接觸，這種接觸稱為肖特基勢(shì)壘二極管。金屬與半導(dǎo)體間的理想勢(shì)壘高度會(huì)因金屬功函數(shù)和半導(dǎo)體的電子親和能的不同而不同。2. 當(dāng)在n型半導(dǎo)體和金屬之間加上一個(gè)正電壓是（即反偏），半導(dǎo)體與金屬之間的勢(shì)壘增加，因此基本上沒有載流子的流動(dòng)。當(dāng)金屬與n型半導(dǎo)體間加上一個(gè)正電壓時(shí)（即正偏），半導(dǎo)體與金屬間的勢(shì)壘降低，因此電子很容易從半導(dǎo)體流向金屬，這種現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射。3. 肖特基勢(shì)壘二極管的理想i-v關(guān)系與pn結(jié)二極管的相同。然而，電流值的數(shù)量級(jí)與pn結(jié)二極管的不同，肖特基二極管的開關(guān)速度要快一些。另外，肖特基二極管的反向飽和電流比pn結(jié)的大，所以在

35、達(dá)到與pn結(jié)二極管一樣的電流時(shí)，肖特基二極管需要的正的偏壓要低。4. 金屬-半導(dǎo)體也可能想成歐姆接觸，這種接觸的接觸電阻很低，是的結(jié)兩邊導(dǎo)通時(shí)結(jié)兩邊的壓降很小。5. 兩種不同能帶系的半導(dǎo)體材料可以形成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)。異質(zhì)結(jié)一個(gè)有用的特性就是能在表面形成勢(shì)壘。在與表面垂直的方向上，電子的活動(dòng)會(huì)受到勢(shì)肼的限制，但電子在其他的兩個(gè)方向可以自由的流動(dòng)。重要術(shù)語解釋1. 反型異質(zhì)結(jié)：參雜劑在冶金結(jié)處變化的異質(zhì)結(jié)。2. 電子親和規(guī)則：這個(gè)規(guī)則是指，在一個(gè)理想的異質(zhì)結(jié)中，導(dǎo)帶處的不連續(xù)性是由于兩種半導(dǎo)體材料的電子親和能是不同的引起的。3. 異質(zhì)結(jié)：兩種不同的半導(dǎo)體材料接觸形成的結(jié)。4. 鏡像力降低效應(yīng)：由于電

36、場(chǎng)引起的金屬-半導(dǎo)體接觸處勢(shì)壘峰值降低的現(xiàn)象。5. 同型異質(zhì)結(jié)：參雜劑在冶金結(jié)處不變的異質(zhì)結(jié)。6. 歐姆接觸：金屬半導(dǎo)體接觸電阻很低，且在結(jié)兩邊都能形成電流的接觸。7. 理查德森常數(shù)：肖特基二極管中的I-V關(guān)系中的一個(gè)參數(shù)A*。8. 肖特基勢(shì)壘高度：金屬-半導(dǎo)體結(jié)中從金屬到半導(dǎo)體的勢(shì)壘bn。9. 肖特基效應(yīng)：鏡像力降低效應(yīng)的另一種形式。10. 單位接觸電阻：金屬半導(dǎo)體接觸的J-V曲線在V=0是的斜率的倒數(shù)。11. 熱電子發(fā)射效應(yīng)：載流子具有足夠的熱能時(shí)，電荷流過勢(shì)壘的過程。12. 隧道勢(shì)壘：一個(gè)薄勢(shì)壘，在勢(shì)壘中，其主要作用的電流是隧道電流。13. 二維電子氣：電子堆積在異質(zhì)結(jié)表面的勢(shì)肼中，但可

37、以沿著其他兩個(gè)方向自由流動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)1. 能大致畫出肖特基勢(shì)壘二極管在零偏、反偏以及正偏時(shí)的能帶圖。2. 描述肖特基勢(shì)壘二極管正偏時(shí)的電荷流動(dòng)情況。3. 解釋肖特基勢(shì)壘降低現(xiàn)象以及這種現(xiàn)象對(duì)肖特基勢(shì)壘二極管反向飽和電流的影響。4. 解釋表面態(tài)對(duì)肖特基勢(shì)壘二極管的影響。5. 說出肖特基勢(shì)壘二極管反向飽和電流比pn結(jié)二極管反向飽和電流大的一個(gè)應(yīng)用。6. 解釋歐姆接觸。 7. 繪出nN異質(zhì)結(jié)的能帶圖。8. 解釋二維電子氣的含義。復(fù)習(xí)題1. 什么是理想肖特基勢(shì)壘高度？在能帶圖上指出肖特基勢(shì)壘高度。2. 用能帶圖簡(jiǎn)要地說明肖特基勢(shì)壘降低的影響。3. 肖特基勢(shì)壘二極管正偏時(shí)的電荷流動(dòng)情況是怎樣的？4. 比較

38、肖特基勢(shì)壘二極管與pn結(jié)二極管正偏時(shí)的I-V特性。5. 大致繪出金屬-半導(dǎo)體結(jié)在m<t時(shí)的能帶圖，并解釋為什么這是一個(gè)歐姆接觸？6. 大致繪出隧道結(jié)的能帶圖，并解釋為什么這是一個(gè)歐姆接觸？7. 什么是異質(zhì)結(jié)？8. 什么是二維電子氣？第十章 雙極晶體管小結(jié)1. 有兩種類型的的雙極晶體管，即npn和pnp型。每一個(gè)晶體管都有三個(gè)不同的參雜區(qū)和兩個(gè)pn結(jié)。中心區(qū)域（基區(qū)）非常窄，所以這兩個(gè)結(jié)成為相互作用結(jié)。2. 晶體管工作于正向有源區(qū)時(shí)，B-E結(jié)正偏，B-C結(jié)反偏。發(fā)射區(qū)中的多子注入基區(qū)，在那里，他們變成少子。少子擴(kuò)散過基區(qū)進(jìn)入B-C結(jié)空間電荷區(qū)，在那里，他們被掃入集電區(qū)。3. 當(dāng)晶體管工作再

39、正向有源區(qū)時(shí)，晶體管一端的電流（集電極電流）受另外兩個(gè)端點(diǎn)所施加的電壓（B-E結(jié)電壓）的控制。這就是其基本的工作原理。4. 晶體管的三個(gè)擴(kuò)散區(qū)有不同的少子濃度分布。器件中主要的電流由這些少子的擴(kuò)散決定。5. 共發(fā)射極電流增益是三個(gè)因子的函數(shù)-發(fā)射極注入效率系數(shù)，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)和復(fù)合系數(shù)。發(fā)射極注入效率考慮了從基區(qū)注入到發(fā)射區(qū)的載流子，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)反映了載流子在基區(qū)的復(fù)合，復(fù)合系數(shù)反映了載流子在正偏發(fā)射結(jié)內(nèi)部的復(fù)合。6. 考慮了幾個(gè)非理想效應(yīng)：1) 基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)，說著說是厄爾利效應(yīng)-中性基區(qū)寬度隨B-C結(jié)電壓變化而發(fā)生變化，于是集電極電流隨B-C結(jié)或C-E結(jié)電壓變化而變化。2) 大注入效應(yīng)使得

40、集電極電流隨C-E結(jié)電壓增加而以低速率增加。3) 發(fā)射區(qū)禁帶變窄效應(yīng)是的發(fā)射區(qū)參雜濃度非常高時(shí)發(fā)射效率變小。4) 電流集邊效應(yīng)使得發(fā)射極邊界的電流密度大于中心位置的電流密度。5) 基區(qū)非均勻摻雜在基區(qū)中感生出靜電場(chǎng)，有助于少子度越基區(qū)。6) 兩種擊穿機(jī)制-穿通和雪崩擊穿。7. 晶體管的三種等效電路或者數(shù)學(xué)模型。E-M模型和等效電路對(duì)于晶體管的所有工作模式均適用。基區(qū)為非均勻摻雜時(shí)使用G-P模型很方便。小信號(hào)H-P模型適用于線性放大電路的正向有源晶體管。8. 晶體管的截止頻率是表征晶體管品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，他是共發(fā)射極電流增益的幅值變?yōu)?時(shí)的頻率。頻率響應(yīng)是E-B結(jié)電容充電時(shí)間、基區(qū)度越時(shí)間、集

41、電結(jié)耗盡區(qū)度越時(shí)間和集電結(jié)電容充電時(shí)間的函數(shù)。9. 雖然開關(guān)應(yīng)用涉及到電流和電壓較大的變化，但晶體管的開關(guān)特性和頻率上限直接相關(guān)，開關(guān)特性的一個(gè)重要的參數(shù)是點(diǎn)和存儲(chǔ)時(shí)間，它反映了晶體管有飽和態(tài)轉(zhuǎn)變變成截止態(tài)的快慢。重要術(shù)語解釋1. a截止頻率：共基極電流增益幅值變?yōu)槠涞皖l值的1根號(hào)2時(shí)的頻率，就是截止頻率。2. 禁帶變窄：隨著發(fā)射區(qū)中摻雜，禁帶的寬度減小。3. 基區(qū)渡越時(shí)間：少子通過中性基區(qū)所用的時(shí)間。4. 基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)：共基極電流增益中的一個(gè)系數(shù)，體現(xiàn)了中性基區(qū)中載流子的復(fù)合。5. 基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)：隨C-E結(jié)電壓或C-B結(jié)電壓的變化，中性基區(qū)寬度的變化。6. B截止效率：共發(fā)射極電流增益幅

42、值下降到其頻值的1根號(hào)2時(shí)的頻率。7. 集電結(jié)電容充電時(shí)間：隨發(fā)射極電流變化，B-C結(jié)空間電荷區(qū)和急電區(qū)-襯底結(jié)空間電荷區(qū)寬度發(fā)生變化的時(shí)間常數(shù)。8. 集電結(jié)耗盡區(qū)渡越時(shí)間：載流子被掃過B-C結(jié)空間電荷區(qū)所需的時(shí)間。9. 共基極電流增益：集電極電流與發(fā)射極電流之比。10. 共發(fā)射極電流增益：集電極電流與基極電流之比。11. 電流集邊：基極串聯(lián)電阻的橫向壓降使得發(fā)射結(jié)電流為非均勻值。12. 截止：晶體管兩個(gè)結(jié)均加零偏或反偏時(shí)，晶體管電流為零的工作狀態(tài)。13. 截止頻率：共發(fā)射極電流增益的幅值為1時(shí)的頻率。14. 厄爾利電壓：反向延長(zhǎng)晶體管的I-V特性曲線與電壓軸交點(diǎn)的電壓的絕對(duì)值。15. E-B

43、結(jié)電容充電時(shí)間：發(fā)射極電流的變化引起B(yǎng)-E結(jié)空間電荷區(qū)寬度變化所需的時(shí)間。16. 發(fā)射極注入效率系數(shù)：共基極電流增益的一個(gè)系數(shù)，描述了載流子從基區(qū)向發(fā)射區(qū)的注入。17. 正向有源：B-E結(jié)正偏、B-C結(jié)反偏時(shí)的工作模式。18. 反向有源：B-E結(jié)反偏、B-C結(jié)正偏時(shí)的工作模式。19. 輸出電導(dǎo)：集電極電流對(duì)C-E兩端電壓的微分之比。知識(shí)點(diǎn)1. 描述晶體管的基本工作情況。2. 畫出晶體管工作于不同的模式時(shí)，熱平衡時(shí)的能帶圖。3. 發(fā)射結(jié)加電壓后，近似計(jì)算集電極電流。4. 畫出晶體管在不同工作情況下的少予濃度分布草圖。5. 由少子分布曲線，確定晶體管中不同的擴(kuò)散電流和其他的電流成分。6. 解釋限制

44、電流增益的各種因素的物理機(jī)理。7. 由晶體管中的電流成分來定義限制電流的因素。8. 描述基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)及其對(duì)晶體管的，IV特性產(chǎn)生影響的物理機(jī)理。9. 描述雙極晶體管的擊穿機(jī)理。10. 畫出晶體管工作于正向有源區(qū)時(shí)，簡(jiǎn)化的小信號(hào)H-P等效電路。11. 定性描述雙極晶體管的頻率響應(yīng)的四個(gè)延時(shí)或時(shí)問常數(shù)。復(fù)習(xí)題1. 描述工作在正向有源區(qū)時(shí)npn型雙極晶體管的電荷流動(dòng)情況，電流是擴(kuò)散電流還是漂移電流？2. 定義共發(fā)射極電流增益并解釋為什么在近似情況下電流增益為一個(gè)常數(shù)。3. 解釋晶體管在截止、飽和和反向有源區(qū)時(shí)的工作情況。4. 畫出pnp型雙極晶體管在正向有源區(qū)時(shí)的少子濃度分布。5. 定義并描述共

45、基極電流增益的三個(gè)限制因素。6. 什么是基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)？該效應(yīng)的另一個(gè)稱呼是什么？7. 什么是大注入？8. 解釋發(fā)射極電流集邊效應(yīng)。9. 定義ICBO和ICEO ，解釋為什么ICHO>ICBO。10. 畫出npn型雙極晶體管的簡(jiǎn)化H-P模型，解釋什么時(shí)候用到該模型。11. 描述限制雙極晶體管的頻率響應(yīng)的延時(shí)因素。12. 什么是雙極晶體管的截止頻率？13. 描述雙極晶體管在飽和區(qū)和截止區(qū)之間轉(zhuǎn)換的過程。第十一章 金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)小結(jié)1. 這一章討論了MOSFET的基本物理結(jié)構(gòu)和特性MOSFET的核心為MOS電容器。與氧化物-半導(dǎo)體界面相鄰的半導(dǎo)體能帶是玩去的，他由加載

46、MOS電容器上的電壓決定。表面處導(dǎo)帶和價(jià)帶相對(duì)于費(fèi)米能級(jí)的位置是MOS電容器電壓的函數(shù)。2. 氧化層-半導(dǎo)體界面處的半導(dǎo)體表面可通過施加正偏柵壓由到發(fā)生反型，或者通過施加負(fù)柵壓由n型到p型發(fā)生發(fā)型。因此在于氧化層相鄰處產(chǎn)生了反型層流動(dòng)電荷?；綧OS場(chǎng)效應(yīng)原理是有反型層電荷密度的調(diào)制作用體現(xiàn)的。3. 討論了MOS電容器的C-V特性。例如，等價(jià)氧化層陷阱電荷密度和界面態(tài)密度可由C-V測(cè)量方法決定。4. 兩類基本的MOSFET為n溝和p溝，n溝中的電流由反型層電子的流動(dòng)形成，p溝中的電流由反型層空穴流動(dòng)形成。這兩類器件都可以是增強(qiáng)型的，通常情況下器件是關(guān)的，需施加一個(gè)柵壓才能使器件開啟；也可以是耗

47、盡型的，此時(shí)在通常情況下器件是開的，需施加一個(gè)柵壓才能使器件關(guān)閉。5. 平帶電壓是滿足條件時(shí)所加的柵壓，這時(shí)導(dǎo)帶和價(jià)帶不發(fā)生彎曲，并且半導(dǎo)體中沒有空間電荷區(qū)。平帶電壓時(shí)金屬-氧化層勢(shì)壘的高度、半導(dǎo)體-氧化層勢(shì)壘高度以及固定氧化層陷阱電荷數(shù)量的函數(shù)。6. 閾值電壓是指半導(dǎo)體表面達(dá)到閾值反型點(diǎn)時(shí)所加的柵壓，此時(shí)反型層電荷密度的大小等于半導(dǎo)體摻雜濃度。閾值電壓是平帶電壓、半導(dǎo)體摻雜濃度和氧化層厚度的函數(shù)。7. MOSFET中的電流是由反型層載流子在漏源之間的流動(dòng)形成的。反型層電荷密度和溝道電導(dǎo)是由柵壓控制，這意味著溝道電流被柵壓控制。8. 當(dāng)晶體管偏置在非飽和區(qū)（VDS<VDS(sat)）時(shí)，

48、漏源之間的整個(gè)溝道中都有反型電荷存在。漏電流是柵源電壓和漏源電壓的函數(shù)，當(dāng)晶體管工作在飽和區(qū)（VDS>VDS(sat)）時(shí)，反型電荷密度在漏端附近被夾斷，此時(shí)理想漏電流僅是柵源電壓的函數(shù)。9. 實(shí)際的MOSFET是一個(gè)四端器件，在襯底或體為第四端。隨著反偏源-襯底電壓的增加，閾值電壓增大。在源端和襯底不存在電學(xué)連接的集成電路中，襯底偏置效應(yīng)變得很重要。10. 討論了含有電容的MOSFET小信號(hào)等效電路。分析了影響頻率限制的MOSFET的一些物理因素。特別的，由于密勒效應(yīng)，漏源交替電容成為了MOSFET頻率響應(yīng)的一個(gè)制約罌粟。作為器件頻率響應(yīng)的一個(gè)特點(diǎn)，截止頻率反比于溝道長(zhǎng)度，因此，溝道長(zhǎng)

49、度的減小將導(dǎo)致MOSFET頻率性能的提高。11. 簡(jiǎn)要討論了n溝和p溝器件制作在同一塊芯片上的CMOS技術(shù)。被電學(xué)絕緣的p型和n型襯底區(qū)時(shí)電容兩類晶體管的必要條件。有不同的工藝來實(shí)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)。CMOS結(jié)構(gòu)中遇到的一個(gè)潛在問題是閂鎖現(xiàn)象，即可能發(fā)生在四層pnpn結(jié)構(gòu)中的高電流、低電壓情況。重要術(shù)語解釋1. 堆積層電荷：由于熱平衡載流子濃度過剩而在氧化層下面產(chǎn)生的電荷。2. 體電荷效應(yīng)：由于漏源電壓改變而引起的沿溝道長(zhǎng)度方向上的空間電荷寬度改變所導(dǎo)致的漏電流偏離理想情況。3. 溝道電導(dǎo)：當(dāng)VDS0時(shí)漏電流與漏源電壓改變的過程。4. CMOS：互補(bǔ)MOS；將p溝和n溝器件制作在同一芯片上的電路工藝。

50、5. 截至頻率：輸入交流柵電流等于輸處交流漏電流時(shí)的信號(hào)頻率。6. 耗盡型MOSFET：必須施加?xùn)烹妷翰拍荜P(guān)閉的一類MOSFET。7. 增強(qiáng)型MOSFET：鼻血施加?xùn)烹妷翰拍荛_啟的一類MOSFET。8. 等價(jià)固定氧化層電荷：與氧化層半導(dǎo)體界面緊鄰的氧化層中的有效固定電荷，用Q'SS表示。9. 平帶電壓：平帶條件發(fā)生時(shí)所加的柵壓，此時(shí)在氧化層下面的半導(dǎo)體中沒有空閑電荷區(qū)。10. 柵電容充電時(shí)間：由于柵極信號(hào)變化引起的輸入柵電容的充電或放電時(shí)間。11. 反型層電荷：氧化層下面產(chǎn)生的電荷，它們與半導(dǎo)體摻雜的類型是相反的。12. 反型層遷移率：反型層中載流子的遷移率。13. 最大空間電荷區(qū)寬度

51、：閾值反型時(shí)氧化層下面的空間電荷區(qū)寬度。14. 金屬半導(dǎo)體功函數(shù)差：金屬功函數(shù)和電子親和能之差的函數(shù)，用ms表示。15. 臨界反型：當(dāng)柵壓接近或等于閾值電壓時(shí)空間電荷寬度的微弱改變，并且反型層電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形。16. 柵氧化層電容：氧化層介電常數(shù)與氧化層厚度之比，表示的是單位面積的電容，記為Cox。17. 飽和：在漏端反型電荷密度為零且漏電流不再是漏源電壓的函數(shù)的情形。18. 強(qiáng)反型：反型電荷密度大于摻雜濃度時(shí)的情形。19. 閾值反型點(diǎn)：反型電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形。20. 閾值電壓：達(dá)到閾值反型點(diǎn)所需的柵壓。21. 跨導(dǎo)：漏電流ude該變量與其對(duì)應(yīng)的柵壓該變量之比。22. 弱

52、反型：反型電流密度小于摻雜濃度時(shí)的情形。知識(shí)點(diǎn)1. 繪出在不同偏置情況下的MOS電容器的能帶圖。2. 描述MOS電容器中反型層電荷的產(chǎn)生過程。3. 分析當(dāng)反型層形成時(shí)空間電荷寬度達(dá)到最大值的原因。4. 分析金屬-半導(dǎo)體功函數(shù)差的意義。使用鋁柵、n+多晶硅柵、p+多晶硅柵時(shí)，這個(gè)值為什么不同。復(fù)習(xí)題1. 分別繪出工作在堆積、耗盡和反型模式下的n型襯底MOS電容器的能帶圖。2. 描述反型層電荷的意義及其在p型襯底MOS電容器中是如何形成的。3. 為什么當(dāng)反型層形成時(shí)MOS電容器的空間電荷區(qū)就能達(dá)到最大寬度？4. 定義MOS電容器中的電子親合能。5. 繪出零偏置下p型襯底、n+多晶硅柵MOS結(jié)構(gòu)的能

53、帶圖。6. 定義平帶電壓。7. 定義閾值電壓。8. 繪出低頻時(shí)n型襯底MOS電容器的c-v特性曲線。當(dāng)高頻時(shí)曲線如何變化？9. 說明高頻時(shí)p型襯底MOS電容器c-v特性曲線中平帶時(shí)的近似電容。10. 正的氧化層陷阱電荷增多對(duì)p型襯底MOS電容器的c-v特性曲線有什么影響？11. 定性地繪出當(dāng)晶體管偏置在非飽和區(qū)時(shí)溝道中的反型電荷密度示意圖。當(dāng)晶體管偏置在飽和區(qū)時(shí)，重新繪制此圖。12. 定義VDS(sat)。13. 分別定義n溝、p溝增強(qiáng)型和耗盡型器件。14. 繪出工作在反型模式時(shí)的p型襯底MOS電容器的電荷分布情況。寫出電荷中和方程。15. 討論為什么當(dāng)反偏源-襯底電壓施加到MOSFFT后，閾值電壓會(huì)發(fā)生改變。第十二章 金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管：