2023年贵州大学半导体器件物理复习题

2023np〔抱负金属-半导体接触的含义：金属-半导体界面无界面态，不考虑镜像电荷的作用〕的能带图，(a)?m>?s,(b)?m<?s.〔要求画出接触前和接触后的能带图〕抱负金属--n?m>?s)抱负金属--n(?m<?s)抱负金属--p?m>?s)抱负金属--p(?m<?s)Al-SiO2-pSiMOSAl?=4.1eV，Si?=4.05eV。假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为抱负的绝缘层。半导体外表处于耗尽或反型状态。重掺杂的p+多晶硅栅极-二氧化硅-nMOSMOS在平衡态的能带图，说明半导体外表状态。假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为抱负的绝缘层。重掺杂的n+多晶硅栅极-二氧化硅-pMOSMOS在平衡态的能带图，说明半导体外表状态。假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为5.画出能带图，说明MOSFETDIBL从能带图的变化说明pnpn画出突变pn的准费米能级，说明画法依据。正偏pn1：在Cxppp浓度计算公式，可认为空穴浓度的下降是由本征费米能级的下降引起的，而空穴准费米能级在耗尽区近似为常数。空穴注入n复合殆尽，最终与nn，并最终与EFn反偏pn荷区变宽，势垒上升，n荷区，电子浓度快速降低，但由于本征费米能级快速上升，依据非平衡载流子浓度公式，电子准费米能级在空间电荷区的变化可无视不计，在空间电荷区外的PPPPN用能带图说明ESAKI器件工作机理和概念简述pn〔耗尽近似〕的概念。提要：冶金界面两边的浓度差―多数载流子集中―界面n电离施主，界面p称为空间电荷区。由电离施主指向电离受主的电场称为自建电场。自建电场对载流子有反方向的漂移作用。当集中作用与漂移作用到达动态平衡时，空间电荷区电荷固定，自建电场的大小固定，接触电势差为定值。“突变空间电荷区近似”模型认为，由于自建电场的作用，可近似认为空间电荷区内的自由载流子―电子和空穴被完全“扫出”该区域，只剩下电离受主和电离施主原子，空间电荷区是一个高阻区，所以空间电荷区又称为耗尽区或阻挡层。此外，空间电荷区的边界虽然是缓变的，但计算说明过度区很窄，因此，可近似认为空间电荷区边界是突变的。空间电荷区外是电中性的，与空间电荷区内相比，电阻率很小，可近似为零。这三个近似条件，称为突变空间电荷区近似或突变耗尽近似。简述pnpn-电压关系有何影响？提要：pnnp?ni2.exp(qV/kT)pnV>0,np?ni2,耗尽区有电子-空穴复合而形成的复合电流，电流大小等于qniWpnexp(qV/2kT)2?pnV<0,np?ni2,耗尽区有电子-空穴产生，产生的电子空穴在电场的作用下形成反向电流，电流大小等于qniW2?，称为反向产生电流。计算说明，pn3―4个数量级。因此，反向产生电流总是pn导致MOSFETID(VDS)上翘缘由有哪些？简述其机理。沟道长度调制效应(CLM)；漏极电场的诱生势垒降低效应(DIBL)；漏耗尽区的电离倍增效应(SCBE);比较肖特基二极管和pn〔1〕两种器件的电流输运机构不同，PN的，肖特基二级管中的电流是由多数载流子通过热电子放射跃过内建电势差而形成的。〔2〕肖特基二极管的抱负反向饱和电流值比PN〔3〕肖特基二极管的有效开启电压低于PN〔4〕肖特基二极管的开关时间在皮秒数量级，PN量级。简述双极型晶体管的放射区禁带变窄效应，它对晶体管的电流放大力气有何影响？当杂质浓度增大时，原子间距缩小，杂质原子的价电子能级相互作用而发生能级分别，当杂质浓度较高时，杂质能级分别为几乎连续的能带，这一能带与半导体的导带相接，使半导体等效的禁带宽度变窄，放射区平衡少数载流子浓度增大将使基区向放射区的反向注入增大，使放射结注入效率降低，双极性晶体管增益降低。画图说明npn放射结注入效率?、基区输运系数?T。P81画出npn的放射结注入效率?、基区输运系数?T。简述MOSFET简述MOSFET提要：MOSFET压进一步增大时，电压的增加局部几乎全部降落在耗尽区，沟道电场几乎不变，因而载流子的漂移速度不变，于是，漏极电流几乎为常数，这就是MOSFET型。但对于深亚微米短沟道器件，即使漏源电压较低，沟道电场也很简洁到达饱和电场强度，在漏端沟道夹断前，载流子已经到达饱和漂移速度，于是，漏极电流到达饱和，这就是速度饱和导致电流饱和模型。比较双极型晶体管和MOSFETMOSFETVgsId，栅极根本不取电流。双极性晶体管工作时基极总要索取确定的电流。MOSFETMOSFET漏极和源极可以互换使用，互换后特性变化不大。双极性晶体管放射极和集电极互换后特性差异很大。MOSFETFLASH闪存的存储单元为三端器件，与场效应管有一样的名称：源极、漏极和栅极。栅极与硅衬底之间有二氧化硅绝缘层，用来保护浮置栅极中的电荷不会泄漏。承受这种构造，使得存储单元具有了电荷保持力气，所以闪存具有记忆力气。与场效应管一样，闪存也是一种电压把握型器件。NAND效应，电流穿过浮置栅极与硅基层之间的绝缘层，对浮置栅极进展充电〔写数据〕或放电〔擦除数据〕。而NOR〔电流从浮置栅极到硅基层〕，但在写入数据时则是承受热电子注入方式〔电流从浮置栅极到源极〕。pnpnpn也随外加电压的变化而变化，这种效应类似于电容器的充放电。这就是耗尽层电容。耗尽层两边的中性区类似于平板电容器的两个极板，耗尽层是极板之间的介质，因此，耗尽层电容可用平板电容器公式来计算，单位面积电容等于耗尽层介电常数除以耗尽层厚度，即Cj?常数，W为耗尽层厚度。pn电压的增减而增减，这种电容效应就是集中电容。以单边突变p+nn穴集中区内积存的非平衡空穴电荷的总量为J?,?为非平衡空穴寿命。集中电容为C?dQD?d(J?)?qJ?。ddVdVkT??0，其中，?、?分别半导体的相对介电常数和真空介电0W13.简述pn反向恢复过程的物理实质是PNPN过程完毕，当集中区非平衡空穴降为零时，下降过程完毕。措施一：降低非平衡载流子的寿命，掺入适量的复合中心杂质。 措施二：减薄低掺杂一侧的厚度。npn当双极型晶体管BE止状态〔截止状态只有很小的C、E〕，而是连续维持正向大电流，然后开头下降，最终进入截止状态。晶体管的存储过程对应于晶体管维持正向大电流直至开头下降的过程。从输入负跳时刻起到到输出大电流开头下降经受的时间，称为存储时间，如图9(a)。BE、BC要是集电区的存储的空穴电荷)。存储过程就是超量存储电荷的因反抽和复合而消散的过程。MOSFET短沟道效应：当沟道长度缩短到与漏源结深相比较