半導(dǎo)體器件作業(yè) 有答案

1、 5/5半導(dǎo)體器件作業(yè) 有答案 1半導(dǎo)體硅材料的晶格結(jié)構(gòu)是（A） 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 ） 金屬半導(dǎo)體絕緣體 3硅單晶中的層錯屬于（ C ） 點缺陷線缺陷面缺陷 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 ） 施主能級費米能級受主能級 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

2、述載流子( 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 8室溫下，半導(dǎo)體 Si中摻硼的濃度為 1014cm3，同時摻有濃度為 1.11015cm3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，ni1.51010cm3，570K 時，ni21017cm3） A 1014cm3 B 1015cm3 C 1.11015cm3 D 2.25105cm3 E 1.2 1015cm3 F 21017cm3 G 高于 Ei H 低

3、于 Ei I 等于 Ei 9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 ） 穩(wěn)壓二極管肖特基二極管發(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 大于等于小于 12. 實際生產(chǎn)中，制作歐姆接觸最常用的方法是（ A ） 重摻雜的半導(dǎo)體與金屬接觸輕摻雜的半導(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 BVCBO C BVEBO 14MIS

4、結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體表面出現(xiàn)強反型的臨界條件是（ B ）。（V S為半導(dǎo)體表面電勢；qVB=Ei-EF） A V S=V B B V S=2V B C V S=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（ C ） A較厚B較薄C很薄16pn 結(jié)反偏狀態(tài)下，空間電荷層的寬度隨外加電壓數(shù)值增加而（ A ）。 A展寬B變窄C不變 17在開關(guān)器件及與之相關(guān)的電路制造中，（ C ）已作為縮短少數(shù)載流子壽命的有效手段。A 鈍化工藝 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 擊穿電壓 C 開啟電壓 19

5、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，每題分） （）半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。 （）半導(dǎo)體中的電子濃度越大，則空穴濃度越小。 （）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。 （）雜質(zhì)半導(dǎo)體的電阻率隨著溫度的增加而下降。 （）半導(dǎo)體中雜質(zhì)越多，晶格缺

6、陷越多，非平衡載流子的壽命就越短。 （）非簡并半導(dǎo)體處于熱平衡狀態(tài)的判據(jù)是n0p0=ni2。 （）MOSFET 只有一種載流子（電子或空穴）傳輸電流。 （）反向電流和擊穿電壓是表征晶體管性能的主要參數(shù)。 （）同一種材料中，電子和空穴的遷移率是相同的。 10（）MOS 型的集成電路是當今集成電路的主流產(chǎn)品。 （）平衡PN 結(jié)中費米能級處處相等。 （）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。 （）位錯就是由范性形變造成的，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。（）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)。 （）高頻下，pn 結(jié)失去

7、整流特性的因素是pn 結(jié)電容 （）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。 （）要提高雙極晶體管的直流電流放大系數(shù)、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)。（）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。 （）制造MOS 器件常常選用111晶向的硅單晶。 （）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)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

8、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。

9、 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 2MIS 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)。（

10、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，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11015 個/cm3 的施主硅，在室溫（300K）時的電子n0 和空穴濃度p0，其中本征載流子濃度n i=21010 個/cm3。 （2）如果在（1）中摻

11、入NA=51014 個/cm3 的受主，那么電子n0 和空穴濃度p0 分別為多少？ （3）若在（1）中摻入NA=11015 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分每空分） 、硼、鋁、鎵等三族元素摻入到硅中，所形成的能級是受主（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）。 、平衡狀態(tài)下，我們用統(tǒng)一的費米能級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 （n）來衡量，價帶中電子填充能級的水平是用價帶費米能級 （p）來衡量。 、載流子的散射機構(gòu)主要有電離雜質(zhì)散射和晶格振動散射。

12、、結(jié)擊穿共有三種：雪崩擊穿、齊納擊穿、熱擊穿 、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。 、P型半導(dǎo)體的MIS結(jié)構(gòu)外加?xùn)艍簳r，共有三種狀態(tài)：積累、 耗盡、反型。 、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^厚或較薄）。 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

13、。 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。（F） 7、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。（R） 9、齊納擊穿是一種軟擊穿。( F) 10、半導(dǎo)體的電導(dǎo)率隨摻雜濃度的增加而增加。（R） 二、選擇題：（單選多選均有共分每題分） 下列對純凈半導(dǎo)體材料特性敘述正確的是A、D 半導(dǎo)體的電阻率在導(dǎo)體和絕緣體之間 半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的上升而升高。 半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的上升而減小。 半導(dǎo)體的電阻率可以在很大范圍內(nèi)變化。 下列器件中導(dǎo)電載流子是多子器件的是B 穩(wěn)壓二極管肖特基二極管發(fā)光二極管變?nèi)荻O管 電子的遷移率是 A 空穴的遷移率。 大于等于小于 下列固體中，禁