(完整word版)《半导体器件物理》试卷(一)答案[1]

1、半导体器件物理试卷（一）标准答案及评分细则一、填空（共32分，每空2分）1、PN结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种, 它们之间的主要区别在于 扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放 电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压 Vt产生影响，具体地，对 于短沟道器件对Vt的影响为下降,对于窄沟道器件对Vt的影响为上升。3、在NPN型BJT中其集电极电流Ic受V正电压控制，其基极电流Ib受Vbe 电压控制。4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是 寄生参数小，响应速度快等。5、P

2、N结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种,其中发 生雪崩击穿的条件为 VB>6Eg/q06、当MOSFET进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因 有沟道长度调制效应,漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。二、简述（共18分，每小题6分）1、Early 电压 Va；京区竟变教就对电醐大系教飕兄僦体管鼬骷曲镰上，表歉极财 加啦拗丽帆野上先因为臬电基反同国压期W时集尽甚犷丸并有罪分向墓区一博步 展，便点凝基区宽度脚h从而引旭电源联系数赠大，特性的戏假制上业如图%28H所 示，若爵将拄曲隰延长黄延长缓指交于横业标轴上一点人,%称力厄尔利.yl电 反氯端体的翱福时阔2-2

3、50交螭2/似, .；,答案：2、截止频率fT；答案：截止频率即电流增益下降到 1时所对应的频率值。3、耗尽层宽度Wo答案：P型材料和N型材料接触后形成PN结，由于存在浓度差，就会产生空间电荷区，而空间电荷区的宽度就称为耗尽层宽度Wo、分析（共20分，每小题10分）1、对于PNP型BJT工作在正向有源区时载流子的输运情况；答案：对于PNP型晶体管，具发射区多数载流子空穴向集电区扩散，形成电流Iep,其中一部分空穴与基区的电子复合， 形成基极电流的Ib的主要部分，集电极接收大部分空穴形成电流Icp,它是Ic的主要部分2、热平衡时突变PN 结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相应的 I-

4、V 特性曲线。（每个图2分）答案：热平衡时突变PN 结的能带图、电场分布如下所示，反向偏置后的能带图和相应的I-V 特性曲线如下所示。30 分，每小题15 分）1、MOSFET工作在非饱和区时的Sah方程推导，并求解跨导gm和沟道电导gD,说明提高gm的具体措施；（每步2分，电导计算4分，措施3分）S 引用欧蜗定律，列沟道电诙带度方程口 若刖人代衣沟道枢流密度，用d k(y),、了工(工*/)- Wn后(*,>.J(4*49>其中八如)为以源皑作参等点的沟道电势工由于假定缰变沟道近似成立.所以欧姆定律采取 堆用式.而且沟道电势只艮y的函数，与,无关.将人(¥,川在*、#两

5、个力.向上程分即可“（君 «y）d#d2得出岗道电凛.即 d ¥(y> Q = - 3”式中#,为本征硅平面坐探：所在F-工平间上裁谈子锯度等于叫.由此可知J：M*.储备 代表单位面积下沟道中反型做谖子总fit 因此。<)三一 9 J*。 nl * * jr)d*(4-51)曲此武代入4-5。)式井完成对上枳分，沟道电点表示为d F(y>几=即Q.G)<4'51>既巳编定场殖而结的电流时以忽畸,二根化硅层又被看作是不导电的.沿，方向齿动的沟 道电除将保持等于旗效不变.答案:求现在的情况是。<尸)|相对于。0记,/已小可忽略重新引用

6、基本关挈与出三。州木姬切*匕叱(丁)(4-57)<-GK然后将453式代入上式,88理出Q式尸)- - Cox| Vcs - I'fij +，： - 2视0 -y(¥)(4.58)方括号中第2、3、4项之和恰好等于-T，所以0.(y) s - C<(x * - 炉l 一八尸)1(4*59)求人将Q",)表示式(4.59)代人信-蛰)式,分淘变,并积分等式左端时/从。枳分到 J右端对V从0机分到同时考虑到 3 %,最终得出九 " £广咿(G5 - T)D5 - '2 ”,% 1(4.加，这就是著套的萨之唐方程,，通砧格方括号IW

7、面的常数命名为增益因子，.井用日表示；给出题及毒表面给的双达式中most在非忸和区工作时,恻下半导体表面都巳处于强反案状恚，但烬不同位It上的表 面多却不一悻。旁源FmiO的一触情形.设修沿 广方向闵蛎直于卡轴的平面档 MOr削分 为若干MO5于系统口他于海*内备点电蕾是变化的各个MO5子系统的场感应结相承不 同的外加电压“位于 T平面的MOS千春统坛球应簿承受的电压等于-<r>+了归,因而 它的弼板量或面妗£中 工中%产*1 * V( yyf/-S3)这个式子适用于kMOST.若为pMOST.则F的+ v<yg.54)由(433)式可得山nMCST的表而褪尽区小大

8、电荷面密建01tH «-门妙.nJ2Mp ->)111/145$)此式衣明0Ml足¥的函数.推导方税的基本超定里所说忽略表面转崖区电瓶间密度沿海道 电漉流动方间的变化.实际是认为Q*.在整个两道区内近似等于常数,等于川端耗尽区般大 电荀面密度.即Qgi 卜工K.ATJ2而卞一+56）=-1工机p - F»s)jsC4-Vds constCoxnWgDconstCox nW(VgsVt) Vds提高并的具体措施有：（1）增大载流子迁移率，选用体内迁移率高的材料；（2）减小栅氧化层厚度，制作高质量的尽可能薄的栅氧化层；（3）增大器件的宽长比；（4）减小器件的串联电阻。2、在NPN双极型晶体管正向有源区工作时，Ic Isexp（-qVBE）, kTIbkexp（也E） 1,试求该器件正向电流增益f ,并说明提高F的f kT几种途径其中，Ic2ni DBqVBEqAEexp(Nb WbkT2rni DeqVpE)，Ib qAE 小谭exp(胃)1