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《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VBE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、PN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/q。6、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；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W。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W。三、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,其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-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。四、计算推导（共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）

答案：gm=VDS=const

=CoxnWV，LDSg==CoxnW[(V-V

)-V]D

VGS=constL

GS

T

DS提高gm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♘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=IS

exp(qVBE)，kTI=IS[exp(qVBE)-1]，试求该器件正向电流增益，并说明提高的BF几种途径。其中，I=qA

kTn2D

qViBexp(BE)，I=qA

F

Fn2D

qViE[exp(BE)-1]。（计BB

kTE

EkT算推导9分，措施6分）答案：经推导计算可得，=IC≈NEDBWE，提高的措施有：（1）IBNBDEWB增大发射区

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