电控学院答案820半导体器件物理

2008年入学考试试题答案科目编号 一、单项选择(每题1.5分，共15分二、（每小题3.5分，共35分）制漏—源电流变化量的能力，gm的定义为gm

IDSUGSUIDSUGS2、PN结的电容效应发生在势垒区，所以常称为PN结势垒电容3体管的共发射极饱和压降UCES是晶体管处于饱和状态时集电极和发射极之4、漏源极电流IDS随栅源电压UGS变化的曲线称MOS管的转移特性5、双极性晶体管的共基放大倍数下降到直流时的0.707倍所对应的频率dFPUBS)2dFPUBS)217、双极性晶体管的共射电流放大倍数下降到1时对应的8、使MOS强反型所需加的栅压称为阈值电压UTUT增加的现象。10、能级EF是量子态是否被电子占据的分界线，能量高于能级EF的子态基本是空的，能量低于能级EF的量子态基本上全部被电子所占据。三、简要回答下列问题（共60分，每题10分）1、PN结的能带图PNPN0E EC Ei iEFP i

EFN DEiD

从上图可见，N型半导体的能级EFN，在本征能级Ei之上，P型半导体能级EFPEi之下，当N型和P型半导体结合成PN结时，若没有外加电压(外加电压为零)，则有统一的能级EF，即能级处处相等。也就是说，N区的能带相对P区下移(或说P区的能带相对N区上移)，使两个区的能级拉平为EF，事实上，N随着N区能带一起下移，P随着P区能带一起上移。能带相对移动是PNN区指向P区，它表明P区的电势电位比N区的低，而能带图是按电子能量的高低画的，所以，P区电子的电势能比N区高，因此，P区的能带相对N区上移，而N区能带相对P区下移。直至能级处处相等，PN结达到平衡状态为止。2、基区宽度调制效应是指双极性晶体管的共发射极电流放大系数随着发射极和随发射极和集电极之间的电压的增大逐渐上翘。沟道调制效应：MOS场效应晶体管的漏—源饱和电流随沟道长度的减小(由于UDS增大，漏端耗尽区扩展所致)而增大的效应称为沟道长度调变效应，这个效应会使MOS场效应晶体管的输出特性曲线明显发生倾斜，导致它的输出阻抗降低。3PN向击穿电压。电荷区主要往基区侧扩展，若基区宽度选取不当，则较易发生基区穿通。势垒区主要向集电区外延层)扩展，所以一般不会发生基区穿通。但容易发生外延层穿通，即在集电结发生雪崩击穿之前，集电结势垒区已扩展到衬底+层。提高的措施是增加基区宽度和外延层厚度，容许时适当减小杂质浓度4UEUC载流子，被集电区收集形成集电极电流。5、当金属与半导体接触时，若二者的接触有整流作用，则叫整流接触，反之叫姆接触。形成欧姆接触的方势垒接P半导体的接触势垒都比较低，在室温以上可以保证是良好的欧姆接触。复合接在金属半导体接触面附近用一定的方法引入大量的强复合中心，就构成了高复就不存在了。在这样的表面上制成的金属处掺入金、镍、铜等起强复合中心作用的杂质，也可以制成高复合接触。掺杂接受主杂质，构成金属+N或金属PP结构，就形成了高掺杂接触。6、N沟增强型MOS场效应晶体管的UT决定于衬底掺杂浓度NB、栅氧化层厚tOX以及SiO2中的正负电荷QOX、SiSiO2界面电荷QSS和功函数差（

。在结 已选定、工艺稳定条件下，可以认为QOX不变，能够通过调整衬底掺杂浓度及二氧化四、证明题（共20分，各10分1、证明：该PN结为PN+单边突变PN+单边突变结的最大EM根据P型侧的空间电荷写EM

qNA

S空间电荷区宽度N区与P区电位

Xm

XP

1 1 m= 将式（1）代入上式，则

1NAXPq 1NAqX 2mm S 2mm

2S

考虑到平衡时，UT=UD，由式（4）可得到平衡时单边突变结的空间电荷区宽度1 2S0UD2 NAq 2、证明：N沟增强型MOS场效应晶体管线性区的电流-电压关系

U

1U2

DS 当漏—源电压增加到使漏端的沟道夹断时IDS将趋于不变，MOS管将进入饱和工作区，使MOS管进入饱和工作区所加的漏—源电压为UDsat，则有UDsat

2将式（2）代入式（1，便可得到饱和工作区的漏—源电流，漏—源饱和电流IDsat2

1[U

GSUT

MOS场效应晶体管的跨导gmgm

IDSUGSUIDSUGS

在饱和工作区，当UDSUDsat时，将式（3）代入上式可

UT五、计算题（共20分，各10分1

1b

10.15

（3分W2W21 20

（3分000

（2分0

01

（2分2（1）

K