半導(dǎo)體器件物理 試卷及答案 試卷一

PAGE1-班級(jí)姓名學(xué)號(hào)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)……………裝………訂…………線…………《半導(dǎo)體器件物理》模擬試卷一（參考答案）題號(hào)一二三四五六總分得分閱卷人得分閱卷人一、判斷題：(每題1分，共10分)1.(√)半導(dǎo)體晶體材料的摻雜濃度越高，其載流子的遷移率μ越低。2.(×)N型半導(dǎo)體材料的費(fèi)米能級(jí)高于禁帶中心Ei，其費(fèi)米能級(jí)越接近于導(dǎo)帶底則表示其摻雜濃度越低。3.(×)當(dāng)PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿以后，該P(yáng)N結(jié)就徹底燒毀了。4.(√)PN結(jié)空間電荷區(qū)的形成是由于載流子的擴(kuò)散與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡所致，這時(shí)對(duì)應(yīng)PN結(jié)兩側(cè)交界處存在一個(gè)接觸電勢差。5.(×)MOS結(jié)構(gòu)的閾值電壓VT對(duì)應(yīng)的是半導(dǎo)體表面發(fā)生耗盡時(shí)的柵壓。6.(×)金屬與半導(dǎo)體直接接觸有可能形成歐姆接觸或肖特基接觸，其中具有整流特性的接觸叫做歐姆接觸。7.(√)雙極型晶體管屬于電流控制型器件，在傳導(dǎo)電流的過程中，多子與少子同時(shí)參與導(dǎo)電。8.(√)雙擴(kuò)散緩變基區(qū)晶體管因基區(qū)存在漂移電場，故其頻率特性較好，一般具有較高的特征頻率。9.(√)nMOS晶體管導(dǎo)通的時(shí)候，其線性區(qū)導(dǎo)通電阻。10.(√)MOS管的跨導(dǎo)可以用來表征柵電壓控制輸出電流變化的靈敏度。得分閱卷人二、選擇題：(每題2分，共10分)1.Si單晶體的結(jié)構(gòu)屬于（A）結(jié)構(gòu)。A.金剛石B.閃鋅礦C.面心立方D.體心立方2.不會(huì)影響半導(dǎo)體本征載流子濃度的因素是（C）。A.溫度B.半導(dǎo)體的類型C.摻雜情況D.禁帶寬度3.由于大電流工作條件而引起晶體管中產(chǎn)生的效應(yīng)不包括（B）A.基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)B.基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)C.發(fā)射極電流集邊效應(yīng)D.有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)圖１4.以下關(guān)于PN結(jié)電容說法正確的是（C）。圖１A.正向偏壓增大時(shí)，勢壘電容減??；B.正向偏壓增大時(shí)，擴(kuò)散電容減?。籆.反向偏壓增大時(shí)，勢壘電容減??；D.勢壘電容是一種固定電容。5.圖１中所示的MOS管類型是（B）。A.N溝增強(qiáng)型B.P溝增強(qiáng)型C.P溝耗盡型D.N溝耗盡型得分閱卷人三、填空題：(每空1分，共20分)1.由于半導(dǎo)體晶體特殊的晶格結(jié)構(gòu)，它們的導(dǎo)電性能受三個(gè)因素的影響較大，它們分別是光照、摻雜、溫度。2.半導(dǎo)體晶體材料中的載流子的運(yùn)動(dòng)方式有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)、漂移運(yùn)動(dòng)。3.縮短材料的少子壽命，可以提高PN結(jié)二極管的開關(guān)速度，向半導(dǎo)體中摻金（Au），也可以提高PN結(jié)二極管的開關(guān)速度。4.PN結(jié)空間電荷區(qū)的寬度主要向低濃度摻雜的一側(cè)擴(kuò)展。5.Si-SiO2系統(tǒng)中主要包括的4種電荷與能態(tài)：可動(dòng)電荷、固定電荷、電離陷阱、表面態(tài)，一般認(rèn)為在SiO2柵介質(zhì)中，它們表現(xiàn)為正電荷的形式。6.NPN型晶體管為了獲得良好的電流放大性能，一般要求發(fā)射區(qū)的摻雜濃度高于集電區(qū)的濃度，同時(shí)滿足Wb＜Lnb。7.雙極型晶體管工作在飽和區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電正偏。班級(jí)姓名學(xué)號(hào)……………裝………訂…………線…………8.以P-Si班級(jí)姓名學(xué)號(hào)……………裝………訂…………線…………9.雙極型晶體管處于放大狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部載流子的傳輸過程可表述為：發(fā)射區(qū)發(fā)射載流子，經(jīng)過基區(qū)輸運(yùn)，集電區(qū)收集載流子。得分閱卷人四、名詞解釋：（每題2分，共10分）1、本征激發(fā)半導(dǎo)體材料處于一定的溫度下，位于價(jià)帶頂部附近的電子獲得足夠的能量，直接激發(fā)到導(dǎo)帶的過程，該過程能產(chǎn)生一對(duì)電子-空穴對(duì)，稱為本征激發(fā)。2、少子壽命少數(shù)載流子的平均生存時(shí)間，一般簡稱為少子壽命，常用表示。3、PN結(jié)勢壘電容當(dāng)PN結(jié)外加偏壓發(fā)生變化時(shí)，對(duì)應(yīng)PN結(jié)空間電荷區(qū)的正負(fù)電荷便跟著相應(yīng)地發(fā)生改變，這時(shí)對(duì)應(yīng)的電容就稱為勢壘電容，通常用CT表示。4、功函數(shù)W當(dāng)位于金屬或半導(dǎo)體材料費(fèi)米能級(jí)EF處的電子，激發(fā)到真空中時(shí)，外界需要提供的能量，就稱為這種材料的功函數(shù)，一般用W表示。5、方塊電阻R□厚度為xj的正方形導(dǎo)電薄片材料，當(dāng)電流I從側(cè)面流入時(shí)，所呈現(xiàn)出的電阻，稱為方塊電阻。得分閱卷人五、簡答題：(每題10分，共30分)1.以Si晶體為例，簡述N型半導(dǎo)體的形成過程。(10分)當(dāng)Si晶體中摻入五族（主族）元素，例如磷、砷元素的時(shí)候，這些元素的原子最外層有5個(gè)價(jià)電子，而Si原子只有4個(gè)價(jià)電子，因此，當(dāng)磷原子取代一個(gè)Si原子時(shí)，它的其中4個(gè)價(jià)電子與Si原子的4個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而余下的一個(gè)電子很容易掙脫磷原子而在晶體中自由運(yùn)動(dòng)并參與導(dǎo)電，從而形成N型半導(dǎo)體。2.闡述nMOS晶體管的工作原理，并畫出其輸出伏安特性曲線。（6+4分）當(dāng)nMOS晶體管柵極施加的當(dāng)nMOS晶體管柵極施加的電壓VGS≥VT時(shí)，就形成了導(dǎo)電溝道。這時(shí)，當(dāng)施加漏極電壓VDS時(shí)，就形成了漏極電流ID。3.如圖2所示為一雙極型晶體管的輸出伏安特性曲線，試求：（1）當(dāng)VCE=15V，IB=100μA時(shí)，β0=?（6分）解：根據(jù)β0的定義，有（倍）（2）在圖上標(biāo)出飽和區(qū)。（4分）圖2圖2得分閱卷人班級(jí)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)……………裝………訂…………線…………六、計(jì)算題：（共20分）1.有一支NPN雙極型晶體管的共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)β0=100，其共發(fā)射極截止頻率fβ為10MHZ，則當(dāng)f=fβ時(shí)，該管的共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)β為多少？該晶體管的特征頻率fT=？MHz（2分+2分）提示：①，②特征頻率答案：（1）β=70.7（2）fT=710MHz2.有一硅P+N結(jié)的N區(qū)摻雜濃度為，試求：當(dāng)其施加的正向偏壓為0.7V時(shí)，流過該P(yáng)N結(jié)的正向電流IF，其中已知：（5分），，，，提示：，，，答案：IF=0.115A3.有一nMOS型晶體管，已知：VT=1.0V，tox=10-5cm，當(dāng)VGS=5V，VDS=9V時(shí)，MOS管的跨導(dǎo)gm=10-3S,試求：（2分（1）試判斷該MOS型晶體管的工作狀態(tài)；（2）計(jì)算該MOS型晶體管的溝道寬長比（W/L）=?（3）求該MOS型晶體管此時(shí)的漏極電流IDS=？已知：μn=400cm2/v?s，提示：①判斷MOS晶體管的狀態(tài)，應(yīng)用不等式②跨導(dǎo)計(jì)算公式：，③漏極電流計(jì)算公式