微电子器件基础第八章习题解答ppt课件

1、1 1、P P型硅衬底，型硅衬底，MOSMOS结构表面本征时，表面处费米能级等于禁带中央，结构表面本征时，表面处费米能级等于禁带中央，表面处电子浓度等于空穴浓度，表面处电子浓度等于空穴浓度， 金属层金属层P P半导体半导体d d绝缘层绝缘层(x)xxd+QcEEiEFEFmEBqV-QissnpnBsVV 表面层电子浓度服从波尔兹曼分布表面层电子浓度服从波尔兹曼分布, , iTkqVpsTkqVpsneppennBB0000TkqVAiAAippBeNnNNnpn0222200TkqVAiBeNn02221ln0iABnNTkqViAssTkqVppsTkqVppsnNTkqVTkqVepnT

2、kqVepnTkqVFssln11,021000000000单位面积表面电荷，单位面积表面电荷，所以，表面电场强度，所以，表面电场强度， iADppsDsnNqLTkpnTkqVFqLTkEln2,200000（电场指向半导体内（电场指向半导体内 ）iADrssrssnNqLTkEQln20002/c cm单位面积表面层电容单位面积表面层电容,sssVQC0000000,) 1() 1(00ppsTkqVppTkqVrspnTkqVFepneLss）（2/mFiArsnNLln1002 2、314319108 . 51035. 1106 . 18118cmqNcmnnDn024. 0VVs，硅

3、半导体表面耗尽层宽度，硅半导体表面耗尽层宽度， cmqNVxDrssd51419140104 . 7108 . 5106 . 11085. 81224. 0223 3、314319103 . 91035. 1106 . 15115cmqNcmnnDncmd571010100硅半导体衬底，室温硅半导体衬底，室温300K300K下的归一化平带电容，下的归一化平带电容， 69. 010103 . 9106 . 1026. 01085. 812129 . 3111125141914220000dNqTkCCDrsrsrFB4 4、理想理想MISMIS结构不考虑功函数差、氧化层电荷和界面态，半导体表面结

4、构不考虑功函数差、氧化层电荷和界面态，半导体表面强反型时对应的外加电压称为理想强反型时对应的外加电压称为理想MOSMOS结构的开启电压。结构的开启电压。BsVV2(x)+Q-QnxEcEiEvEFFmEdmxBBBsTVCQVVVVV220max00iABnNqTkVln0iArsAdmABnNTNkxqNQln400iAArsdmnNNqTkxln4200iAiArsATnNqTkCnNTNkVln2ln400005 5、金属层金属层N N半导体半导体d d绝缘层绝缘层GVC/C0000.20.40.60.81.0VGEminCD DminCFBC金属接正，半导体接负为正向电压；反之为负向电

5、压。金属接正，半导体接负为正向电压；反之为负向电压。堆积：堆积：平带：平带：耗尽：耗尽：本征：本征：弱反型：弱反型：临界强反型：临界强反型：强反型：强反型：深耗尽：深耗尽：00sGVV，00sGVV，BsGVVV ，0BsGVVV ，0BsBGVVVV20，BsGVVV20 ，BsGVVV20 ，)(, 0tVVVssGEiEFEBqV（V） iDiFBnNqTkqEEVln0TkEEnNniFiDn00exp6 6、 固定电荷带正电，半导体表面能带下弯曲，固定电荷带正电，半导体表面能带下弯曲，C-VC-V沿负电压方向平移，考虑功沿负电压方向平移，考虑功函数差，平带电压函数差，平带电压 0CQ

6、VVfcmsFBC/C0VG0VFBVFB 假定固定表面电荷分布与氧化层厚度无关，则对不同氧化层厚度假定固定表面电荷分布与氧化层厚度无关，则对不同氧化层厚度0201,dd011CQVVfcmsFB022CQVVfcmsFB010200010221ddQCQCQVVVrfcfcfcFBFBFBqQNddVQfcfcrFBfc010200 设设 ，那么，那么，0102ddC/C0VG0VFB1VFB1C/C0VG0VFB2VFB2 确定固定电荷面密度后，由确定固定电荷面密度后，由011CQVVfcmsFB022CQVVfcmsFB或者或者求得金属和半导体功函数差产生的平带电压求得金属和半导体功函数

7、差产生的平带电压 022CQVVfcFBms011CQVVfcFBms7 7、(1)(1)氧化层正电荷均匀分布氧化层正电荷均匀分布金属金属氧化层氧化层半导体半导体 xx x0d0 000dxx 00CddxxxdVFB 00200000000021100rddFBddxdxCdxdxxCV由已知氧化层单位面积总离子数，得到由已知氧化层单位面积总离子数，得到2719120000/106 .1106 .1100cmCddxQd3070/106 .1cmCd VddVrFB6 .41085.89 .32106 .1102 .0106 .121474070020(2)(2)氧化层正电荷三角分布，金属侧

8、最高，半导体侧为零氧化层正电荷三角分布，金属侧最高，半导体侧为零金属金属氧化层氧化层半导体半导体 xx x0d 000000dxdxdxdxx0 VdddxdxxCVrrdFB1 .31085.89 .36102 .0102 .36102 .36114470007002000000由已知氧化层单位面积总离子数，得到由已知氧化层单位面积总离子数，得到 3070271912000200000000/102 .3/106 .1106 .110221000cmCdcmCdxxdddxdxddxxQddd(3)(3)氧化层正电荷三角分布，金属侧为零，半导体侧最高氧化层正电荷三角分布，金属侧为零，半导体侧

9、最高金属金属氧化层氧化层半导体半导体 xx x0dx0 0000dxxdxx由已知氧化层单位面积总离子数，得到由已知氧化层单位面积总离子数，得到 VddCddxxdCdxdxxCVrddFB2 .61085.89 .33102 .0102 .33102 .3311447000720030002200000000 30702719120002000000/102 .3/106 .1106 .110221000cmCdcmCdxddxdxdxxQddd8 8、TkEEiFieEf02111TkEEissiFieENEn0211（1 1电子占据单能级受主型表面态电子占据单能级受主型表面态 的几率，的

10、几率， 单位面积上表面态电子浓度，单位面积上表面态电子浓度，受主型表面态被电子占据后带负电，单位面积负电荷密度，受主型表面态被电子占据后带负电，单位面积负电荷密度，TkEEississFieEqNEqnQ02112giEE （2 2电子占据受主型表面态能级电子占据受主型表面态能级 的几率，的几率， TkEEFeEf02111E cFcFEETkEEssEETkEEssedENndEeENn010211211单位面积上受主型表面态电子浓度，单位面积上受主型表面态电子浓度，受主型表面态被电子占据后带负电，单位面积上负电荷密度，受主型表面态被电子占据后带负电，单位面积上负电荷密度，cFEETkEEs

11、sssedEqNqnQ02119 9、 栅控二极管上加有反偏压，栅极下面二极管低掺杂区假设为栅控二极管上加有反偏压，栅极下面二极管低掺杂区假设为P P型半导型半导体表面发生临界强反型时，半导体表面势，体表面发生临界强反型时，半导体表面势，RiARBsVnNqTkVVVln220忽略平带电压，开启电压，忽略平带电压，开启电压，RBssTGVVCQVVVV200sQ 单位面积半导体表面空间电荷密度单位面积半导体表面空间电荷密度ABRrsAdmAsqNVVqNxqNQ220RBRBArsTVVCVVqNV22200294140000/105 . 31011085. 89 . 3cmFdCr VqTkVB7 . 0105 . 110ln2210160RRRRRRTVVVVVVV7 . 07 . 06 .167 . 07 . 0105 . 3108 . 57 . 0105 . 37 . 010106 . 11085. 89 .11298916