微電子器件期末試題-

微電子器件期末試題一、填空題

1.PN結(jié)中P區(qū)和N區(qū)的摻雜濃度分別為NA和ND,本征載流子濃度為ni，

kTNANDln則PN結(jié)內(nèi)建電勢Vbi的表達式Vbi?。2qni2.對于單邊突變結(jié)P?N結(jié)，耗盡區(qū)主要分布在N區(qū)，該區(qū)濃度越低，則耗盡區(qū)寬度值越大，內(nèi)建電場的最大值越??；隨著正向偏壓的增加，耗盡區(qū)寬度值降低，耗盡區(qū)內(nèi)的電場降低，擴散電流提高；為了提高

P?N結(jié)二極管的雪崩擊穿電壓，應(yīng)降低N區(qū)的濃度，這將提高反向飽

和電流IS。

解析：?|E|_n?sma_qND_p?_d??s|Ema_|qNA?s|Ema_|?s|Ema_|qND_n?qNA??s?111?)|Ema_|?s|Ema_|qNDNAqN0(?s11Vbi???Ed_?(_n?_p)|Ema_|?|Ema_|2?_p22qN0|Ema_|?(2qN0Vbi)?[122kTNANDln(?sNAND)12ni]2?s(NA?ND)

對于單邊突變結(jié)，可通過適當(dāng)降低輕摻雜一側(cè)的摻雜濃度，使勢壘區(qū)拉寬來提高雪崩擊穿電壓。反向飽和電流IS?(qDpLpDpqDnDn2pn?np)?qni(?)LnLpNDLnNA3.在設(shè)計和制造晶體管時，為提高晶體管的電流放大系數(shù)，應(yīng)當(dāng)增加發(fā)射區(qū)和基區(qū)的摻雜濃度的比值解析：???_??[1?(NE，降低基區(qū)寬度。NB?1WB2DWNR)](1?EBB)?(1?b)(1?口E)2LBDBWENE?BR口BqV，此2kT4.對于硅PN結(jié)，當(dāng)V0.45V時，電流密度J滿足關(guān)系式

lnJ?qV，此時以正向擴散電流為主；在室溫下，反向電流以勢壘區(qū)kT產(chǎn)生電流為主，該電流與ni存在?ni關(guān)系。

解析：當(dāng)溫度較低時，總的反射電流中以勢壘區(qū)產(chǎn)生電流為主；當(dāng)溫度較高時，則以反射擴散電流為主。對于硅PN結(jié)，在室溫下以勢壘區(qū)產(chǎn)生電流為主，只有在很高的溫度下才以反向擴散電流為主。反向擴散電流含ni2因子，勢壘區(qū)產(chǎn)生電流則含?ni因子。

5.勢壘區(qū)電容Cs反映勢壘區(qū)邊緣的電離雜質(zhì)電荷隨外加電壓的變化；擴散電容CD反映的是中性區(qū)的非平衡載流子電荷隨外加電壓的變化；變?nèi)荻O管是使用的勢壘區(qū)電容。

6.PN結(jié)電擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿兩種機制，其中雪崩擊穿機制決定的擊穿電壓具有正溫度系數(shù)。

7.在小電流的情況，雙極結(jié)型晶體管的?會降低，這是此時發(fā)射極電流中復(fù)合的比例增大；大電流時?會降低，這是由于大注入的基區(qū)擴展效應(yīng)。

8.PN結(jié)反射飽和電流隨結(jié)溫升高而升高。MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)下，飽和輸出電流隨半導(dǎo)體溫度增加升高而降低，這主要是由于遷移率下降造成的。

解析：對于同一種半導(dǎo)體材料和相同的摻雜濃度，溫度越高，則ni越大在，反向飽和電流就越大在，所以J具有正溫度系數(shù)。

9.由于柵氧化層中通常帶正電，這使得N溝道MOSFET的閾值電壓絕對值變大，可動鈉離子從金屬/絕緣層界面移向絕緣層/半導(dǎo)體界面，閾值電壓絕對值變小。

10.短溝道MOSFET漏極電流飽和是由于載流子速度飽和，隨著溝道長度縮短，閾值電壓降低。長溝道MOSFET漏極電流飽和是由于溝道夾斷。

11.為了提高雙極結(jié)型晶體管的基區(qū)輸運系數(shù)，應(yīng)降低基區(qū)寬度，降低基區(qū)摻雜濃度；當(dāng)基區(qū)寬度減半時，基區(qū)渡越時間變?yōu)樵瓉淼?，這將降低基區(qū)穿通電壓。

12.雙極結(jié)型晶體管工作在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，此時用于模擬電路；工作在截止區(qū)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。13.PN結(jié)的少子存儲效應(yīng)產(chǎn)生PN結(jié)的反向恢復(fù)時間，存儲電荷消失的兩個途徑是：反向電流的抽取和少子的復(fù)合。

14.均勻基區(qū)晶體管，少子在基區(qū)中主要作擴散運動，又稱為均勻基區(qū)晶體管。緩變基區(qū)晶體管，少子在基區(qū)主要作漂移運動，又稱為漂移晶體管。由于內(nèi)建電場的存在使漂移晶體管少子的基區(qū)渡越時間低于擴散晶體管。

15.對PN結(jié)外加反向電壓時，勢壘區(qū)寬度增大，勢壘區(qū)內(nèi)的電場增強。16.PN結(jié)在較小偏壓下的反向電流由空穴擴散電流、電子擴散電流和勢壘區(qū)產(chǎn)生電流三部分所組成。

1417.PN結(jié)的擊穿有三種機理：它們分別是雪崩倍增、隧道效應(yīng)和熱擊穿。

18.在同一個N型襯底上形成兩個PN結(jié)，結(jié)深一樣，但P區(qū)摻雜濃度不一樣，問：此時，高P區(qū)濃度PN結(jié)的擊穿電壓應(yīng)小于低P區(qū)濃度PN結(jié)的擊穿電壓。

19.對P溝道MOSFET，柵氧化層中的固定電荷Qo_將降低閾值電壓。20.在反偏的P?N結(jié)中，電場峰值出現(xiàn)在冶金結(jié)處，且N摻雜濃度越低，則耗盡區(qū)寬度越寬，耐壓越高。向P?區(qū)擴展的耗盡區(qū)寬度比N區(qū)的擴展的耗盡區(qū)寬度小，N區(qū)耗盡區(qū)電荷總數(shù)與P區(qū)耗盡區(qū)電荷總數(shù)相等。

21.對于硅材料，P?N?結(jié)的主要擊穿機理是隧道擊穿，P?N?結(jié)的主要擊穿機理是雪崩擊穿。其中，雪崩擊穿是由于碰撞電離現(xiàn)象所造成的，雪崩擊穿的判定條件是滿足表達式??d_?1或碰撞電壓積分為?。22.當(dāng)P?N?P結(jié)構(gòu)的N?區(qū)全耗盡時，該結(jié)構(gòu)的電流電壓特性呈現(xiàn)穿通擊穿的狀態(tài)；當(dāng)P?N?N結(jié)構(gòu)的N?區(qū)全耗盡時，該結(jié)構(gòu)的電流電壓特性呈現(xiàn)反向阻斷，正向?qū)顟B(tài)。

23.晶體管的共基電流增益與基區(qū)輸運系數(shù)和發(fā)射結(jié)發(fā)射效率有關(guān)。其中，基區(qū)輸運系數(shù)被定義為集電結(jié)處電子電流與發(fā)射結(jié)處電子電流之比。影響它的主要結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)為基區(qū)寬度。發(fā)射結(jié)發(fā)射效率被定義為發(fā)射結(jié)處電子電流和發(fā)射結(jié)處總電流之比，影響它的結(jié)構(gòu)和材料主要參數(shù)為發(fā)射極與基極的濃度比。

24.隨著電極電流逐漸增加，在小注入和中等注入水平情況，晶體管

電流增益會增大，進入大注入狀態(tài)，會出現(xiàn)Webster效應(yīng)。在極低電流水平下，電流增益是較小的，要提高該狀態(tài)下的電流增益，應(yīng)降低體內(nèi)陷阱。

25.降低基區(qū)電阻的工藝和版圖措施有增大基區(qū)摻雜和結(jié)深，采用無源基區(qū)重?fù)诫s、采用細(xì)線條，并增加基極條數(shù)目。

26.在高頻晶體管中，當(dāng)WB較大時，提高fT的主要措施是減小WB和減小集電結(jié)耗盡區(qū)，但是上述做法會帶來擊穿電壓的下降，因此需要折中。

27.在高頻晶體管中，工作頻率每增加一倍，|??|減小一半，功率增益

1降為4，可定義功率增益和頻率平方的乘積為高頻優(yōu)質(zhì)，記為M。

28.對于MOSFET當(dāng)VGS?VT時，MOSFET電流仍然存在，這稱為亞閾區(qū)導(dǎo)電。此時，溝道表面處于弱反型狀態(tài)。在計算亞閾值電流時通常只計入擴散電流，而忽略漂移電流。

29.對于MOSFET，改變閾值電壓是主要通過改變溝道摻雜濃度和改變柵氧化層厚度來實現(xiàn)的。而柵氧化層中的固定主要呈正電荷特性，柵氧化層中電荷對閾值電壓的影響是使閾值電壓減小。此外，襯底偏