2015半导体物理器件期末考试试题(全)

半导体物理器件原理（期末试题大纲）指导老师：陈建萍一、简答题（共6题，每题4分）。代表试卷已出的题目耗尽区：半导体内部净正电荷与净负电荷区域，因为它不存在任何可动的电荷，为耗尽区（空间电荷区的另一种称呼）。势垒电容：由于耗尽区内的正负电荷在空间上分离而具有的电容充放电效应，即反偏Fpn结的电容。Pn结击穿：在特定的反偏电压下，反偏电流迅速增大的现象。欧姆接触：金属半导体接触电阻很低，且在结两边都能形成电流的接触。饱和电压：栅结耗尽层在漏端刚好夹断时所加的漏源电压。阈值电压：达到阈值反型点所需的栅压。基区宽度调制效应：随C-E结电压或C-B结电压的变化，中性基区宽度的变化。截止频率：共发射极电流增益的幅值为1时的频率。厄利效应：基带宽度调制的另一种称呼（晶体管有效基区宽度随集电结偏置电压的变化而变化的一种现象）隧道效应：粒子穿透薄层势垒的量子力学现象。爱因斯坦关系：扩散系数和迁移率的关系：扩散电容：正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容。空间电荷区：冶金结两侧由于n区内施主电离和p区内受主电离而形成的带净正电荷与净负电荷的区域。单边突变结：冶金结的一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的pn结。界面态：氧化层--半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态。平带电压：平带条件发生时所加的栅压，此时在氧化层下面的半导体中没有空间电荷区。阈值反型点：反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形。表面散射：当载流子在源极和源漏极漂移时，氧化层--半导体界面处载流子的电场吸引作用和库伦排斥作用。雪崩击穿：由雪崩倍增效应引起的反向电流的急剧增大，称为雪崩击穿。内建电场：n区和p区的净正电荷和负电荷在冶金结附近感生出的电场叫内建电场，方向由正电荷区指向负电荷区，就是由n区指向p区。齐纳击穿：在重掺杂pn结内，反偏条件下结两侧的导带与价带离得非常近，以至于电子可以由p区的价带直接隧穿到n区的导带的现象。大注入效应：大注入下，晶体管内产生三种物理现象，既三个效应，分别称为：（1）基区电导调制效应；（2）有效基区扩展效应；(3)发射结电流集边效应。它们都将造成晶体管电流放大系数的下降。这里将它们统称为大注入效应。电流集边效应：在大电流下，基极的串联电阻上产生一个大的压4、画出PN结的实际I-V特性图，并说明其与理想情况的区别。5、画出共源N沟道MOSFET的小信号等效电路，并解释每个电容的物理来源。参数Cds为漏-衬底Pn结电容，参数Cgst、Cgdt为总栅源电容和总栅漏电容。三、问答题。1、空间电荷区宽度与反偏电压的函数关系是什么？为什么空间电荷区宽度随着反偏电压的增大而增大？原因：在给定的杂质掺杂浓度条件下，耗尽区内的正负电荷要想增加，空间电荷区的宽度W就必须增大，因此，空间电荷区随着外加反偏电压Vr的增加而展宽。2、pn结处于正向偏置和反向偏置下，说明其少数载流子的运动规律。答：pn结处于正向偏置下，电子向p区扩散，空穴向n区扩散（少子注入）；非平衡少子边扩散边与多子复合，并在扩散长度处基本被全部复合。Pn结处于反向偏置下，空间电荷区及其边界少子浓度低于平衡值，扩散长度范围内少子向xm内扩散，并在电场作用下漂移进对方电极形成漂移电流。3、详细说明肖特基二极管与普通二极管的区别。答：1.I-V关系式形式相同，由于电流输运机制不同，肖特基二极管的电流要比pn结大几个数量级。2.相应的肖特基二极管的导通压降也比较低。3.因为肖特基二极管是单极性器件，只有多子，少子很少，可认为无少子存储电荷，高频特性好，开关时间短，一般在ps数量级。pn结开关时间在ns数量级。4、阈值电压的定义，并解释什么是阈值电压的表面势？答：阈值电压：达到阈值反型点所需的栅压。阈值反型点为对于P型器件当表面势φs=2φfp时或对于n型器件当表面势φs=2φfn时的期间状态。阈值电压的表面势：它是体内EFi与表面EFi的势垒高度。5、说明MOS电容器中反型层电荷的产生过程。6、写出实际MOS阈值电压表达式并说明试中各项的物理意义。式中第一项是为消除半导体和金属的功函数差的影响，所需要的平带电压；第二项是为了消除绝缘层中正电荷的影响，所需要的平带电压；第三项是当半导体表面开始出现强反型时，半导体空间电荷区中的电荷BQ与