2015半導(dǎo)體物理器件期末考試試題(全)

半導(dǎo)體物理器件原理（期末試題大綱）指導(dǎo)老師：陳建萍一、簡(jiǎn)答題（共6題，每題4分）。代表試卷已出的題目耗盡區(qū)：半導(dǎo)體內(nèi)部?jī)粽姾膳c凈負(fù)電荷區(qū)域，因?yàn)樗淮嬖谌魏慰蓜?dòng)的電荷，為耗盡區(qū)（空間電荷區(qū)的另一種稱呼）。勢(shì)壘電容：由于耗盡區(qū)內(nèi)的正負(fù)電荷在空間上分離而具有的電容充放電效應(yīng)，即反偏Fpn結(jié)的電容。Pn結(jié)擊穿：在特定的反偏電壓下，反偏電流迅速增大的現(xiàn)象。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。飽和電壓：柵結(jié)耗盡層在漏端剛好夾斷時(shí)所加的漏源電壓。閾值電壓：達(dá)到閾值反型點(diǎn)所需的柵壓?；鶇^(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。截止頻率：共發(fā)射極電流增益的幅值為1時(shí)的頻率。厄利效應(yīng)：基帶寬度調(diào)制的另一種稱呼（晶體管有效基區(qū)寬度隨集電結(jié)偏置電壓的變化而變化的一種現(xiàn)象）隧道效應(yīng)：粒子穿透薄層勢(shì)壘的量子力學(xué)現(xiàn)象。愛(ài)因斯坦關(guān)系：擴(kuò)散系數(shù)和遷移率的關(guān)系：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。空間電荷區(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荷與凈負(fù)電荷的區(qū)域。單邊突變結(jié)：冶金結(jié)的一側(cè)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于另一側(cè)的摻雜濃度的pn結(jié)。界面態(tài)：氧化層--半導(dǎo)體界面處禁帶寬度中允許的電子能態(tài)。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(méi)有空間電荷區(qū)。閾值反型點(diǎn)：反型電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形。表面散射：當(dāng)載流子在源極和源漏極漂移時(shí)，氧化層--半導(dǎo)體界面處載流子的電場(chǎng)吸引作用和庫(kù)倫排斥作用。雪崩擊穿：由雪崩倍增效應(yīng)引起的反向電流的急劇增大，稱為雪崩擊穿。內(nèi)建電場(chǎng)：n區(qū)和p區(qū)的凈正電荷和負(fù)電荷在冶金結(jié)附近感生出的電場(chǎng)叫內(nèi)建電場(chǎng)，方向由正電荷區(qū)指向負(fù)電荷區(qū)，就是由n區(qū)指向p區(qū)。齊納擊穿：在重?fù)诫spn結(jié)內(nèi)，反偏條件下結(jié)兩側(cè)的導(dǎo)帶與價(jià)帶離得非常近，以至于電子可以由p區(qū)的價(jià)帶直接隧穿到n區(qū)的導(dǎo)帶的現(xiàn)象。大注入效應(yīng)：大注入下，晶體管內(nèi)產(chǎn)生三種物理現(xiàn)象，既三個(gè)效應(yīng)，分別稱為：（1）基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)；（2）有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)；(3)發(fā)射結(jié)電流集邊效應(yīng)。它們都將造成晶體管電流放大系數(shù)的下降。這里將它們統(tǒng)稱為大注入效應(yīng)。電流集邊效應(yīng)：在大電流下，基極的串聯(lián)電阻上產(chǎn)生一個(gè)大的壓4、畫出PN結(jié)的實(shí)際I-V特性圖，并說(shuō)明其與理想情況的區(qū)別。5、畫出共源N溝道MOSFET的小信號(hào)等效電路，并解釋每個(gè)電容的物理來(lái)源。參數(shù)Cds為漏-襯底Pn結(jié)電容，參數(shù)Cgst、Cgdt為總柵源電容和總柵漏電容。三、問(wèn)答題。1、空間電荷區(qū)寬度與反偏電壓的函數(shù)關(guān)系是什么？為什么空間電荷區(qū)寬度隨著反偏電壓的增大而增大？原因：在給定的雜質(zhì)摻雜濃度條件下，耗盡區(qū)內(nèi)的正負(fù)電荷要想增加，空間電荷區(qū)的寬度W就必須增大，因此，空間電荷區(qū)隨著外加反偏電壓Vr的增加而展寬。2、pn結(jié)處于正向偏置和反向偏置下，說(shuō)明其少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。答：pn結(jié)處于正向偏置下，電子向p區(qū)擴(kuò)散，空穴向n區(qū)擴(kuò)散（少子注入）；非平衡少子邊擴(kuò)散邊與多子復(fù)合，并在擴(kuò)散長(zhǎng)度處基本被全部復(fù)合。Pn結(jié)處于反向偏置下，空間電荷區(qū)及其邊界少子濃度低于平衡值，擴(kuò)散長(zhǎng)度范圍內(nèi)少子向xm內(nèi)擴(kuò)散，并在電場(chǎng)作用下漂移進(jìn)對(duì)方電極形成漂移電流。3、詳細(xì)說(shuō)明肖特基二極管與普通二極管的區(qū)別。答：1.I-V關(guān)系式形式相同，由于電流輸運(yùn)機(jī)制不同，肖特基二極管的電流要比pn結(jié)大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。2.相應(yīng)的肖特基二極管的導(dǎo)通壓降也比較低。3.因?yàn)樾ぬ鼗O管是單極性器件，只有多子，少子很少，可認(rèn)為無(wú)少子存儲(chǔ)電荷，高頻特性好，開關(guān)時(shí)間短，一般在ps數(shù)量級(jí)。pn結(jié)開關(guān)時(shí)間在ns數(shù)量級(jí)。4、閾值電壓的定義，并解釋什么是閾值電壓的表面勢(shì)？答：閾值電壓：達(dá)到閾值反型點(diǎn)所需的柵壓。閾值反型點(diǎn)為對(duì)于P型器件當(dāng)表面勢(shì)φs=2φf(shuō)p時(shí)或?qū)τ趎型器件當(dāng)表面勢(shì)φs=2φf(shuō)n時(shí)的期間狀態(tài)。閾值電壓的表面勢(shì)：它是體內(nèi)EFi與表面EFi的勢(shì)壘高度。5、說(shuō)明MOS電容器中反型層電荷的產(chǎn)生過(guò)程。6、寫出實(shí)際MOS閾值電壓表達(dá)式并說(shuō)明試中各項(xiàng)的物理意義。式中第一項(xiàng)是為消除半導(dǎo)體和金屬的功函數(shù)差的影響，所需要的平帶電壓；第二項(xiàng)是為了消除絕緣層中正電荷的影響，所需要的平帶電壓；第三項(xiàng)是當(dāng)半導(dǎo)體表面開始出現(xiàn)強(qiáng)反型時(shí)，半導(dǎo)體空間電荷區(qū)中的電荷BQ與