2023年貴州大學半導體器件物理復習題

2023np〔抱負金屬-半導體接觸的含義：金屬-半導體界面無界面態(tài)，不考慮鏡像電荷的作用〕的能帶圖，(a)?m>?s,(b)?m<?s.〔要求畫出接觸前和接觸后的能帶圖〕抱負金屬--n?m>?s)抱負金屬--n(?m<?s)抱負金屬--p?m>?s)抱負金屬--p(?m<?s)Al-SiO2-pSiMOSAl?=4.1eV，Si?=4.05eV。假定柵極-氧化層-襯底無界面態(tài)，氧化層為抱負的絕緣層。半導體外表處于耗盡或反型狀態(tài)。重摻雜的p+多晶硅柵極-二氧化硅-nMOSMOS在平衡態(tài)的能帶圖，說明半導體外表狀態(tài)。假定柵極-氧化層-襯底無界面態(tài)，氧化層為抱負的絕緣層。重摻雜的n+多晶硅柵極-二氧化硅-pMOSMOS在平衡態(tài)的能帶圖，說明半導體外表狀態(tài)。假定柵極-氧化層-襯底無界面態(tài)，氧化層為5.畫出能帶圖，說明MOSFETDIBL從能帶圖的變化說明pnpn畫出突變pn的準費米能級，說明畫法依據(jù)。正偏pn1：在Cxppp濃度計算公式，可認為空穴濃度的下降是由本征費米能級的下降引起的，而空穴準費米能級在耗盡區(qū)近似為常數(shù)。空穴注入n復合殆盡，最終與nn，并最終與EFn反偏pn荷區(qū)變寬，勢壘上升，n荷區(qū)，電子濃度快速降低，但由于本征費米能級快速上升，依據(jù)非平衡載流子濃度公式，電子準費米能級在空間電荷區(qū)的變化可無視不計，在空間電荷區(qū)外的PPPPN用能帶圖說明ESAKI器件工作機理和概念簡述pn〔耗盡近似〕的概念。提要：冶金界面兩邊的濃度差―多數(shù)載流子集中―界面n電離施主，界面p稱為空間電荷區(qū)。由電離施主指向電離受主的電場稱為自建電場。自建電場對載流子有反方向的漂移作用。當集中作用與漂移作用到達動態(tài)平衡時，空間電荷區(qū)電荷固定，自建電場的大小固定，接觸電勢差為定值。“突變空間電荷區(qū)近似”模型認為，由于自建電場的作用，可近似認為空間電荷區(qū)內的自由載流子―電子和空穴被完全“掃出”該區(qū)域，只剩下電離受主和電離施主原子，空間電荷區(qū)是一個高阻區(qū)，所以空間電荷區(qū)又稱為耗盡區(qū)或阻擋層。此外，空間電荷區(qū)的邊界雖然是緩變的，但計算說明過度區(qū)很窄，因此，可近似認為空間電荷區(qū)邊界是突變的。空間電荷區(qū)外是電中性的，與空間電荷區(qū)內相比，電阻率很小，可近似為零。這三個近似條件，稱為突變空間電荷區(qū)近似或突變耗盡近似。簡述pnpn-電壓關系有何影響？提要：pnnp?ni2.exp(qV/kT)pnV>0,np?ni2,耗盡區(qū)有電子-空穴復合而形成的復合電流，電流大小等于qniWpnexp(qV/2kT)2?pnV<0,np?ni2,耗盡區(qū)有電子-空穴產生，產生的電子空穴在電場的作用下形成反向電流，電流大小等于qniW2?，稱為反向產生電流。計算說明，pn3―4個數(shù)量級。因此，反向產生電流總是pn導致MOSFETID(VDS)上翹緣由有哪些？簡述其機理。溝道長度調制效應(CLM)；漏極電場的誘生勢壘降低效應(DIBL)；漏耗盡區(qū)的電離倍增效應(SCBE);比較肖特基二極管和pn〔1〕兩種器件的電流輸運機構不同，PN的，肖特基二級管中的電流是由多數(shù)載流子通過熱電子放射躍過內建電勢差而形成的?！?〕肖特基二極管的抱負反向飽和電流值比PN〔3〕肖特基二極管的有效開啟電壓低于PN〔4〕肖特基二極管的開關時間在皮秒數(shù)量級，PN量級。簡述雙極型晶體管的放射區(qū)禁帶變窄效應，它對晶體管的電流放大力氣有何影響？當雜質濃度增大時，原子間距縮小，雜質原子的價電子能級相互作用而發(fā)生能級分別，當雜質濃度較高時，雜質能級分別為幾乎連續(xù)的能帶，這一能帶與半導體的導帶相接，使半導體等效的禁帶寬度變窄，放射區(qū)平衡少數(shù)載流子濃度增大將使基區(qū)向放射區(qū)的反向注入增大，使放射結注入效率降低，雙極性晶體管增益降低。畫圖說明npn放射結注入效率?、基區(qū)輸運系數(shù)?T。P81畫出npn的放射結注入效率?、基區(qū)輸運系數(shù)?T。簡述MOSFET簡述MOSFET提要：MOSFET壓進一步增大時，電壓的增加局部幾乎全部降落在耗盡區(qū)，溝道電場幾乎不變，因而載流子的漂移速度不變，于是，漏極電流幾乎為常數(shù)，這就是MOSFET型。但對于深亞微米短溝道器件，即使漏源電壓較低，溝道電場也很簡潔到達飽和電場強度，在漏端溝道夾斷前，載流子已經到達飽和漂移速度，于是，漏極電流到達飽和，這就是速度飽和導致電流飽和模型。比較雙極型晶體管和MOSFETMOSFETVgsId，柵極根本不取電流。雙極性晶體管工作時基極總要索取確定的電流。MOSFETMOSFET漏極和源極可以互換使用，互換后特性變化不大。雙極性晶體管放射極和集電極互換后特性差異很大。MOSFETFLASH閃存的存儲單元為三端器件，與場效應管有一樣的名稱：源極、漏極和柵極。柵極與硅襯底之間有二氧化硅絕緣層，用來保護浮置柵極中的電荷不會泄漏。承受這種構造，使得存儲單元具有了電荷保持力氣，所以閃存具有記憶力氣。與場效應管一樣，閃存也是一種電壓把握型器件。NAND效應，電流穿過浮置柵極與硅基層之間的絕緣層，對浮置柵極進展充電〔寫數(shù)據(jù)〕或放電〔擦除數(shù)據(jù)〕。而NOR〔電流從浮置柵極到硅基層〕，但在寫入數(shù)據(jù)時則是承受熱電子注入方式〔電流從浮置柵極到源極〕。pnpnpn也隨外加電壓的變化而變化，這種效應類似于電容器的充放電。這就是耗盡層電容。耗盡層兩邊的中性區(qū)類似于平板電容器的兩個極板，耗盡層是極板之間的介質，因此，耗盡層電容可用平板電容器公式來計算，單位面積電容等于耗盡層介電常數(shù)除以耗盡層厚度，即Cj?常數(shù)，W為耗盡層厚度。pn電壓的增減而增減，這種電容效應就是集中電容。以單邊突變p+nn穴集中區(qū)內積存的非平衡空穴電荷的總量為J?,?為非平衡空穴壽命。集中電容為C?dQD?d(J?)?qJ?。ddVdVkT??0，其中，?、?分別半導體的相對介電常數(shù)和真空介電0W13.簡述pn反向恢復過程的物理實質是PNPN過程完畢，當集中區(qū)非平衡空穴降為零時，下降過程完畢。措施一：降低非平衡載流子的壽命，摻入適量的復合中心雜質。 措施二：減薄低摻雜一側的厚度。npn當雙極型晶體管BE止狀態(tài)〔截止狀態(tài)只有很小的C、E〕，而是連續(xù)維持正向大電流，然后開頭下降，最終進入截止狀態(tài)。晶體管的存儲過程對應于晶體管維持正向大電流直至開頭下降的過程。從輸入負跳時刻起到到輸出大電流開頭下降經受的時間，稱為存儲時間，如圖9(a)。BE、BC要是集電區(qū)的存儲的空穴電荷)。存儲過程就是超量存儲電荷的因反抽和復合而消散的過程。MOSFET短溝道效應：當溝道長度縮短到與漏源結深相比較