西安电子科技大学微电子考研双极型器件物理重点

合集下载

双极型器件物理-第9讲 BJT结构(西电)

（bc结的偏压） VC
Inverse active
Saturation
（be结的偏压）
VE
Cutoff
Forward active
PSpice及其基本功能.16
微电子学院
XDLeabharlann Physics of Semiconductor device 5.Circuit Configuration
共b：物理过程明确共e：电路中广泛应用
微电子学院 PSpice及其基本功能.28
XD
Physics of Semiconductor device 2.1.4 双极晶体管的放大能力
1.共基极与共射级的电流放大能力
微电子学院
PSpice及其基本功能.29
XD
Physics of Semiconductor device 2.1.4 双极晶体管的放大能力
微电子学院
PSpice及其基本功能.27
XD
Physics of Semiconductor device 2、共射极直流电流放大系数
3) 从载流子输运过程理解电流ICEO的含义 ICEO是IB=0（即基极开路Open）情况下流过输出端（即CE之间）的电流。
思考题：从载流子输运过程推导ICEO和ICBO的关系
PSpice及其基本功能.8
XD
Physics of Semiconductor device 2.BJT Fabrication
B
E
C
Buried layer
微电子学院
PSpice及其基本功能.9
XD
Physics of Semiconductor device 2.BJT Fabrication----IC process

西安电子科技大学微电子概论复试题

07年微电子概论复试题（一共6道大题，满分100分，4月9日19：30～21：00）1，什么是N型半导体？什么是P型半导体？如何获得？2，简述晶体管的直流工作原理。

3，简述MOS场效应管的工作特性。

4，CMOS电路的基本版图共几层，都是哪几层？再描述一下COMS 工艺流程。

5，专用集成电路的设计方法有哪些？它们有什么区别？6，影响Spice软件精度的因素有哪些？08年微电子复试题1.半导体内部有哪几种电流？写出电流计算公式。

2.晶体管的基极宽度会影响那些参数？为什么？3.经过那些工艺流程可以实现选择“掺杂”？写出工艺流程。

4.双极ic和mos ic的隔离有何不同？5.rom有那些编程结构？各有和特点？6.画出稳压电路的结构图，解释工学原理。

09年微电子复试题1.pn结的寄生电容有几种，形成机理，对pn结的工作特性及使用的影响？15'2.什么是基区宽变效应，基区宽变效应受哪些因素影响？15'3.CMOS集成电路设计中，电流受哪些因素影响？15'4.CMOS集成电路版图设计中，什么是有比例设计和无比例设计，对电学参数有哪些影响？15'5.画出集成双极晶体管和集成MOSFET的纵向剖面图，并说明它们的工作原理的区别？20'6.对门电路而言，高电平噪声容限和低电平噪声容限受哪些因素影响？20'专业课面试1. 齐纳击穿与雪崩击穿的原理和区别2. 什么是有比例设计与无比例设计，其影响参数3. 高低电平噪声影响的参数4. 多级放大器的耦合方式及优缺点5. 什么是线性电源6. 直流电源的原理及构成7. PN节的两种电容的机理。

8. PN节有哪几种击穿？各自的机理及击穿曲线的特点？9. 简述CMOS的工艺流程，几层版图？10. 影响Spice软件精度的因素有哪些？11. 半导体中载流子的两种运动。

12. 模拟集成运算放大器的组成和性能。

13. 四探针法测电阻的原理。

第十讲击穿

微电子学院理想PN结直流伏安特性的定量分析.3
XD
Physห้องสมุดไป่ตู้cs of Semiconductor device Junction Breakdown
The basic breakdown processes are – Avalanching – Zener process
PN结电击穿一般不是破坏性的（除非电流非常大*），即电击穿是一个可逆的过程。结的击穿电压与PN结的结构以及掺杂分布有明确的关系，结的击穿特性是可以预测的。
微电子学院
理想PN结直流伏安特性的定量分析.6
XD
Physics of Semiconductor device
一、Avalanche Breakdown
（2）雪崩倍增
碰撞电离产生的额外的载流子在耗尽层的电场立刻得到加速，随后它们和原来的载流子一起继续碰撞电离而产生更多的载流子，导致耗尽区的载流子滚雪球般增加，引起电流急剧增加，非常类似于山坡上的雪崩。
两边重掺杂的pn结，在不大的反偏电压下满足上述条件。
理想PN结直流伏安特性的定量分析.20
XD
Physics of Semiconductor device 二.Tunnel Breakdown
E fp
Eg
En f
x0
32 4 2m * E g 遂穿几率 T exp 3qE
西安电子科技大学微电子学院
Physics of Semiconductor Devices
双极型器件物理(双语)
游海龙
XD
Physics of Semiconductor device
第一章：PN结二极管
1－1 平衡PN结定性分析 1－2 平衡PN结定量分析 1－3 理想PN结直流伏安特性 1－4 实际（Si）PN结直流I-V特性与理想模型的偏离 1－5 PN结交流小信号特性 1－6 PN结瞬态特性 1－7 PN结击穿 1－8 二极管模型和模型参数

关于西安电子科技大学微电子考研方向

西电的2012级微电子学院的招生简章070205 凝聚态物理（招生人数4人）：方向：03 宽禁带半导体材料和器件物理：汤晓燕副教授04 纳米材料的制备工艺与性能分析：李德昌教授05 硅基半导体材料与器件物理、铁电材料与物理：戴显英教授06 新型半导体材料与器件物理：柴常春教授07 材料模拟与设计、超硬材料、稀磁半导体：魏群副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语③602高等数学（不含线性代数和概率论）④872普通物理（不含力学）复试科目（二选一）：9111微电子技术概论9112固体物理080804 电力电子与电力传动（招生人数8人）：方向：05 功率器件与集成电路：李跃进教授08 电力电子智能控制技术：宣荣喜教授09 电力电子集成技术：胡辉勇教授10 功率器件与电路应用：吕红亮教授11 高频电源、特种电源、电频调速技术：明正峰教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④843自动控制原理（古典控制）复试科目（二选一）：9111 微电子技术概论9113模拟电子技术基础080903 微电子学与固体电子学（招生人数105人）：方向：01 新型半导体器件和VLSI可靠性：郝跃教授03 微电路系统芯片设计与可靠性：庄奕琪教授04 集成电路设计与VLSI技术：杨银堂教授08 半导体器件与电路计算机模拟：张玉明教授09 VLSI技术与可靠性、新型材料与器件：柴常春教授10 VLSI与高密度集成技术：李跃进教授12 新型半导体器件与集成电路技术：戴显英教授14 新型半导体器件和VLSI可靠性：刘红侠教授17 VLSI设计方法学：马佩军副教授18 VLSI系统设计和半导体集成电路工艺技术：刘毅副教授19 SOC设计方法学：王俊平教授20 VLSI设计与可制造性研究：赵天绪教授21 微波功率半导体器件：刘英坤教授22 宽禁带半导体材料和器件：张进成教授23 VLSI器件模型及仿真：吕红亮教授24 混合信号集成电路设计：朱樟明教授25 新型半导体材料、器件与集成：贾护军副教授26 宽禁带半导体物理与器件：杨林安教授28 高速半导体器件与集成电路技术：胡辉勇教授29 宽禁带新型电子器件和光电器件：冯倩副教授32 微电路可靠性：包军林副教授33 集成电路设计与新型半导体器件：高海霞副教授34 宽禁带半导体材料和器件的研究：汤晓燕副教授35 系统集成技术及集成电路设计方法学：董刚副教授36 MEMS技术：娄利飞副教授37 VLSI技术与VLSI可靠性：吴振宇副教授38 宽禁带半导体材料与器件：张金风副教授39 宽禁带半导体材料与器件：郭辉副教授40 大规模混合信号集成电路设计及高层次模型：刘帘曦副教授41 高速半导体器件与集成电路技术：舒斌副教授42 集成电路可靠性与制造过程控制、评价技术：游海龙副教授43 新型半导体材料与器件：张军琴副教授44 混合信号集成电路、可重构系统、SoC设计：赖睿副教授45 超低功耗射频混合信号集成电路设计方法学：李小明副教授46 宽禁带半导体工艺与新型器件结构：王冲副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801 半导体物理、器件物理与集成电路（半导体物理60%，MOS器件物理20%，数字集成电路20%）复试科目（三选一）：9113模拟电子技术基础9114半导体器件物理9115半导体集成电路080920 集成电路系统设计（招生人数19人）：方向：01 SOC设计与设计方法学：郝跃教授02 通信与功率系统集成：庄奕琪教授03 混合信号电路与系统芯片设计：杨银堂教授04 射频集成电路设计：张玉明教授06 模拟集成电路设计：柴常春教授07 高速半导体器件与集成电路设计技术：刘红侠教授08 VLSI系统及设计研究：马佩军副教授09 VLSI设计及高速集成电路设计方法学：刘毅副教授10 集成电路设计方法与物理实现技术：史江义副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一②201英语一④801 半导体物理、器件物理与集成电路（半导体物理60%，MOS器件物理20%，数字集成电路20%）复试科目（三选一）：9113模拟电子技术基础9114半导体器件物理9115半导体集成电路085209 集成电路工程（招生人数45人）：方向：02 SOC与混合信号集成电路设计：杨银堂教授03 通信与射频集成电路设计：庄奕琪教授04 高速集成电路设计：张玉明教授05 模拟与混合集成电路设计：刘红侠教授06 模拟与混合集成电路设计：柴常春教授07 高密度系统集成技术：李跃进教授08 新型半导体器件与集成电路技术：戴显英教授09 模拟集成电路及SOC设计方法学：朱樟明教授10 电路设计与系统集成：宣荣喜教授11 毫米波与太赫兹功能电路设计：杨林安教授12 VLSI系统设计：马佩军副教授13 超大规模数字集成电路设计：刘毅副教授14 宽禁带半导体功率器件与电路设计：张进成教授15 模拟与混合集成电路设计：吕红亮教授16 VLSI设计与制造：贾护军副教授17 系统集成技术及集成电路设计方法学：董刚副教授18 高速半导体集成电路设计与制造：胡辉勇教授19 新型微波功率与光电集成电路设计：冯倩副教授21 集成电路封装设计：包军林副教授22 超大规模集成电路与功率器件设计：高海霞副教授23 VLSI设计方法学：汤晓燕副教授24 MEMS设计与制造技术：娄利飞副教授25 VLSI技术与可靠性：吴振宇副教授26 SOC设计与物理实现技术：史江义副教授28 新型半导体器件与集成电路设计：郭辉副教授29 大规模混合信号集成电路设计：刘帘曦副教授30 高速半导体集成电路设计与制造：舒斌副教授31 集成电路设计与质量可靠性保证技术：游海龙副教授32 新型半导体器件与电路设计：张军琴副教授33 大规模集成电路设计：蔡觉平教授34 混合信号IC、可重构系统、SoC设计：赖睿副教授35 功率与射频集成电路设计：李小明副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④802 集成电路与器件物理、半导体物理（数字集成电路40%，MOS器件物理40%，半导体物理20%复试科目（三选一）：9111微电子技术理论9113模拟电子技术基础9115半导体集成电路085212 软件工程（招生人数80人）：本领域所有考试科目均为全国统考方向：01 嵌入式系统设计：IC导师组一02 数字集成电路设计：IC导师组二03 射频与通信芯片设计：IC导师组三04 混合信号集成技术：IC导师组四考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④408计算机学科专业基础综合（数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络) 复试科目（三选一）：9111 微电子技术概论9113模拟电子技术基础9115 半导体集成电路参考书目：801 半导体物理、器件物理与集成电路：《半导体物理学》刘恩科国防工业出版社2005《半导体物理与器件》（三版）赵毅强等译电子工业出版社2005《数字集成电路—电路、系统与设计》（二版）周润德等译电子工业出版社2004 802 集成电路与器件物理、半导体物理：《半导体物理学》刘恩科国防工业出版社2005《半导体物理与器件》（三版）赵毅强等译电子工业出版社2005《数字集成电路—电路、系统与设计》（二版）周润德等译电子工业出版社2004 843 自动控制原理：《自动控制原理》吴麒等编清华大学出版社9111微电子技术概论：《微电子概论》郝跃高等教育出版社 20039112固体物理：《固体物理学》黄昆著韩汝琪编高等教育出版社 20059113模拟电子技术基础《模拟电子技术基础》孙肖子西电科大出版社20089114半导体器件物理《半导体物理与器件》赵毅强等译电子工业出版社20059115半导体集成电路《半导体集成电路》朱正涌清华大学出版社2000。

微电子第二章集成器件物理基础4

2. 输出特性 4 3 2 1 3 6 9 IC(mA ) 此区域中U 100µA 此区域中 CE<UBE, µ 集电结正偏，集电结正偏， βIB>IC，UCE≈0.3V 80µA µ ，称为饱和区。称为饱和区。 60µA µ 40µA µ 20µA µ IB=0 12 UCE(V)
2. 输出特性 IC(mA ) 4 3 2 1 3 6 9 100µA µ 此区域中 : IB=0,IC=ICEO 80µ死区 µ ,UBE< A 电压，电压，称为 60µA µ 截止区。截止区。 40µA µ 20µA µ IB=0 12 UCE(V)
2．双极晶体管直流电流传输过程．
(1)双极晶体管电流传输过程当然，反偏的集电结本身也有一个反向饱和电流流过，但是与从发射结注入通过基区扩散到达的这部分电流相比，反向饱和电流可以忽略不计。根据上述分析，在发射结为正偏、集电结为反偏情况下，可得如图所示的双极晶体管内部电流传输示意图。由上分析可见，正是由于非平衡少子以扩散运动方式通过基区到达集电结，构成了晶体管内部的电流传输。如果基区很宽，基区宽度Wb比非平衡少子在基区的扩散长度大得多，则注入到基区的少子还未到达集电结之前已在基区全部被复合掉，即输入端的电流不可能传输到输出端，这时晶体管的N-P-N结构相当于两个独立的PN结以背靠背的方式串联．不具有晶体管放大作用。
共射极：电压电流放大能力，输入电阻比较高，输出电阻比共集电极的要低，放大倍数一般比较大；输出电压相位与输入电压相位相反。共集电极：输出电压相位与输入电压相位相同，只有电流放大能力，没有电压放大能力，输出电压约等于输入电压，因此又称为射极跟随器或者电压跟随器，输入阻抗高，输出阻抗地。共基极：输出电压相位与输入电压相位相同，只有电压放大能力，没有电流放大能力，频率特性好，处于放大区带宽较宽，动态性能好，输入阻抗比较低，输出电阻和共射极电路相同

西安电子科技大学半导体器件场效应部分复习提纲

MOSFET占芯片面积小且功耗低，源、漏极相互对称FET为电压控制器件，单极型器件FET的电流形成机构以漂移为主，MOS管的基本物理结构和特性双端MOS结构⏹ 1.1.1 能带图：半导体表面处于堆积、平带、耗尽、本征、弱反型、强反型时外加栅压条件，相应的能带图，电荷块图。

⏹ 1.1.2 耗尽层厚度：空间电荷区的形成原因，公式，表面势，费米势的概念，阈值反型点的定义，空间电荷区达到最大的成因⏹ 1.1.3 功函数差：功函数的定义，影响因素，n+,p+多晶硅情况，能带图。

⏹ 1.1.4 平带电压：定义，影响因素，公式、推导、能带图⏹ 1.1.5 阈值电压：定义，影响因素，公式，推导、能带图，设计值与工作电压的关系，器件类型与阈值电压的正负N沟增强型、耗尽型都可能，P沟增强型（除非掺P型杂质）⏹ 1.1.6 电荷分布：随表面势的不同（表面势随栅压而变），半导体表面可以处于堆积、平带、耗尽、本征、弱反型、强反型等状态。

各状态得表面电荷密度与表面势的关系曲线1.2 C-V特性：⏹理想情况CV特性：指在外加栅极电压影响下，电荷在半导体表面重新分布的变化过程。

器件电容定义：C=dQ/dV随表面势的不同（表面势随栅压而变），半导体表面可以处于堆积、平带、耗尽、本征、弱反型、强反型等状态，对应低频、高频、深耗尽、N型衬底和P型衬底CV曲线的区别、原因。

氧化层电荷，界面态、分类特点。

氧化层电荷及界面态对C-V曲线的影响，区别、原因。

1.3MOS管原理⏹MOS结构：MOSFET可以分为n沟道增强型、耗尽型，p沟道，增强型、耗尽型。

结构横截面图和符号图，结构参数不同类型的MOSFET，栅源电压、漏源电压、阈值电压的极性的不同。

常用器件类型、原因。

⏹电流电压关系——定性分析VGS的作用：VDS的作用：MOS管：开关作用和放大作用，如何实现特性曲线和特性函数是描述MOSFET电流-电压特性的主要方式。

输出特性（ID-VDS）ID随VDS的变化：几个工作区。

微电子概论第二章2-4节_双极晶体管

(2) 基区输运系数与晶体管结构参数的关系
(3) 直流电流放大系数与晶体管结构参数的关系将上述注入效率和基区输运系数表达式代入电流放大系数表达式，得
2.4.1 双极晶体管的直流放大原理
4. 提高双极晶体管直流电流增益
(3) 直流电流放大系数与晶体管结构参数的关系
(4) 提高直流电流放大系数的途径
2.4.1 双极晶体管的直流放大原理
3. 双极晶体管直流电流增益
(4) 共射极直流电流增益β0 共射极连接，输入电流为IB，输出电流为IC 。由 IC＝α0IE＋ICBO 代入IE=IC+IB，经简单数学变换，得
输出电流IC由两部分组成。其中β0IB是由输入电流IB对输出端电流的贡献部分。这部分电流与输入电流IB之比为β0，称为共射极直流电流增益。 ICBO是输入端开路（IB=0）情况下输出电流，只流过输出端，对信号传输没有贡献。而且由上式可见，ICEO是ICBO的(1+β0)倍，比ICBO大得多。由前面表达式一般晶体管中，α0通常都大于0.99，则β0比1大得多，通常在几十到几百之间。对电流增益有特殊要求的超β晶体管，β0可能达到几千。
2.4.1 双极晶体管的直流放大原理
2. 双极晶体管直流电流传输过程
可得双极晶体管内部电流传输示意图
(2) 端电流组成发射极电流 IE＝InE＋IpE InE是发射区通过eb结注入到基区的电子电流 IpE是基区通过eb结注入到发射区的空穴电流集电极电流 IC＝InC＋ICBO InC是InE中通过基区到达集电结的电流显然InC ＝(InE－IRB) ，其中IRB是在基区中复合的电流 ICBO是流过反偏bc结的反向饱和电流（从集电极流向基极）由IB＝IE-IC可得
分析可得基区宽变效应导致β0随 VCE的变化关系为 VAF称为厄利电压（见图）。厄利电压VAF越小，表示基区宽变效应越严重。 (3) 减小基区宽变效应（提高厄利电压）的途径提高基区掺杂浓度、增大基区宽度这些要求均与提高电流放大系数相冲突，需要统筹考虑。

电子科技大学《微电子器件》课程教学大纲

电子科技大学《微电子器件》课程教学大纲课程编号：65030145适用专业：电子科学与技术集成电路设计与集成系统学时数：72（含实验12）学分数：4.5先修课程：《半导体物理》考核方式：考试执笔者：张庆中编写日期：2006年4月一、课程性质和任务本课程的授课对象是“电子科学与技术（微电子技术方向）”专业和“集成电路设计与集成系统”专业的本科生，属于专业方向选修课。

本课程的目的是使学生掌握二极管、双极型与场效应晶体管的基本理论，这些内容都是本领域高级专业技术人员所必须掌握的。

本课程同时也是本专业其它后续课程如《集成电路原理》等的先修课程。

二、课程教学内容和要求1、理论教学（60学时）基本半导体方程（3学时）：掌握一维形式的泊松方程、电子与空穴的电流密度方程、电子与空穴的连续性方程，掌握基本半导体方程的主要简化形式。

PN结（18学时）：了解突变结与线性缓变结、PN结的平衡状态，理解空间电荷区的形成，了解耗尽近似的适用性（自学），掌握内建电场与扩散电势差、PN结在正向及反向电压下的能带图、少子分布与伏安特性，理解正向导通电压、大注入效应，掌握PN结的击穿特性、PN结的势垒电容与扩散电容、交流小信号参数与等效电路、PN结的开关特性。

这部分内容的重点是PN结空间电荷区的形成、耗尽层宽度与扩散电势差的推导与计算、PN结伏安特性的推导、势垒电容与扩散电容的概念及其计算、PN结的交流小信号参数与等效电路、少子存储效应、雪崩击穿的概念及击穿电压的计算。

这部分内容的难点是PN结内建电场的计算、少子分布的推导与少子分布图、大注入时的内建电场与Webster效应、扩散电容表达式的推导、雪崩倍增因子的推导等。

双极型晶体管（25学时）：了解均匀基区与缓变基区，理解晶体管的基区输运系数与发射结注入效率，掌握晶体管的直流电流放大系数，理解发射区重掺杂效应，了解异质结双极晶体管、倒向晶体管，掌握埃伯斯-莫尔方程、晶体管直流输入输出特性方程及特性图、基区宽度调变效应、晶体管的各种反向电流与击穿电压、理解基极电阻，掌握交流小信号基区输运系数注入效率电流放大系数等随频率的变化关系，理解交流小信号电流电压方程及等效电路、掌握高频晶体管的特征频率、最大功率增益与最高振荡频率，了解基区扩展效应（自学），了解发射极电流集边效应（自学）。

西安电子科技大学《微电子技术概论》大纲 -

《微电子技术概论》复习大纲
1.考试的总体要求，包含考试范围、要点以及各部分所占比例。

总体要求：
本课程以硅集成电路为中心，要求全面掌握有关微电子的专业
基础知识，重点是集成器件物理基础、集成电路制造工艺、集
成电路设计和微电子系统设计的基本方法。

考试范围、要点以及各部分所占比例：
一、概论（5分）
微电子技术的发展历程、集成电路的分类、设计和制造特点
二、集成器件物理基础（35分）
半导体的特点、共价键模型和能带模型、半导体中的载流子
和电流、半导体基本方程；
PN结和晶体二极管、双极型晶体管、MOS场效应晶体管等
集成器件的工作原理、电特性、模型和基本模型参数；
三、集成电路制造工艺（15分）
硅平面工艺的概念、氧化工艺、扩散和离子注入掺杂技术、
光刻、制版、外延、金属化、引线封装、隔离技术、绝缘物
上硅（SOI）技术、典型双极和CMOS集成电路工艺流程
四、集成电路设计（25分）
集成电路中的无源与有源元件以及互连线、双极集成器件和
电路版图设计、MOS集成器件和电路版图设计、双极和
MOS集成电路比较。

五、微电子系统设计（20分）
双极数字电路单元电路设计、MOS数字电路单元电路设计、
半导体存储器电路、专用集成电路（ASIC）设计方法。

2.考试的形式与试卷结构：
试卷分值：100分
考试时间：120分钟
答题方式：闭卷、笔试
题型结构：填空题、名词解释、问答题、电路分析题、
版图设计题
3.参考书目：
9111 微电子技术概论，参考书《微电子概论》郝跃等著高等教育出版社2003
注：复试笔试：（总分：100分）。

电子科技大学《微电子器件》课程重点与难点.

重点与难点第1章半导体器件基本方程一般来说要从原始形式的半导体器件基本方程出发来求解析解是极其困难的,通常需要先对方程在一定的具体条件下采用某些假设来加以简化,然后再来求其近似解。

随着半导体器件的尺寸不断缩小,建立新解析模型的工作也越来越困难,一些假设受到了更大的限制并变得更为复杂。

简化的原则是既要使计算变得容易,又要能保证达到足够的精确度。

如果把计算的容易度与精确度的乘积作为优值的话,那么从某种意义上来说,对半导体器件的分析问题,就是不断地寻找具有更高优值的简化方法。

要向学生反复解释,任何方法都是近似的,关键是看其精确程度和难易程度。

此外,有些近似方法在某些条件下能够采用,但在另外的条件下就不能采用,这会在后面的内容中具体体现出来。

第2章PN结第2.1节PN结的平衡状态本节的重点是PN结空间电荷区的形成、内建电势的推导与计算、耗尽区宽度的推导与计算。

本节的难点是对耗尽近似的理解。

要向学生强调多子浓度与少子浓度相差极其巨大,从而有助于理解耗尽近似的概念,即所谓耗尽,是指“耗尽区”中的载流子浓度与平衡多子浓度或掺杂浓度相比可以忽略。

第2.2节PN结的直流电流电压方程本节的重点是对PN结扩散电流的推导。

讲课时应该先作定性介绍,让学生先在大脑中建立起物理图象,然后再作定量的数学推导。

当PN结上无外加电压时,多子的扩散趋势正好被高度为qV bi的势垒所阻挡,电流为零。

外加正向电压时,降低了的势垒无法阻止载流子的扩散,于是构成了流过PN结的正向电流。

正向电流的电荷来源是P区空穴和N区电子,它们都是多子,所以正向电流很大。

外加反向电压时,由于势垒增高,多子的扩散变得更困难。

应当注意,“势垒增高”是对多子而言的,对各区的少子来说,情况恰好相反,它们遇到了更深的势阱,因此反而更容易被拉到对方区域去,从而构成流过PN结的反向电流。

反向电流的电荷来源是少子,所以反向电流很小。

本节的难点是对有外加电压时势垒区两旁载流子的运动方式的理解、以及电子(空穴电流向空穴(电子电流的转化。

双极型器件物理-开关特性(西电)

(3) 饱和深度超出临界状态少子分布的那一部分为过饱和少子电荷过驱动电流IBX越大，QBX就越多，则晶体管饱和深度越深。为此，定义饱和深度（也称为饱和因子）S：S=IB/IBS
微电子学院
PSpice及其基本功能.15
XD
Physics of Semiconductor device 5－2 晶体管的开关过程分析
微电子学院
PSpice及其基本功能.9
XD
Physics of Semiconductor device 5.1.3 开关应用参数
1.ICEO 2.VCES 3.开关时间
微电子学院
PSpice及其基本功能.10
XD
Physics of Semiconductor device 5.1.4 稳定断开、导通状态下基区少数载流子分布
① BJT处于开态和关态时的电流电压的静态特性（例如，开态时的饱和电压 Vces、最大电流；关态时的反向漏电流、击穿电压等） ② 在开态和关态之间转换时电流电压随时间变化的瞬态特性（开关时间）
微电子学院
PSpice及其基本功能.20
XD
Physics of Semiconductor device 5.3.1 开关时间参数
微电子学院
PSpice及其基本功能.13
XD
Physics of Semiconductor device 5.1.4 稳定断开、导通状态下基区少数载流子分布
In cutoff mode, the minority carrier concentration in the base is given by (i) After switching on VBB, minority carriers begin piling up in the base (ii); the collector current IC increases proportional to the slope of ∆nB(x,t) at x = W; the transistor is active mode biased If VEB = VEC or VCB = 0, the transistor enters saturation mode, continuing to build up charges in the base (iii), but without changing the slope of ∆nB (W,t) and thus without further increasing iC；

西电微电子专业课(半导体物理、器件物理与集成电路)参考提纲

“半导体物理、器件物理与集成电路”(801)复习提纲一、总体要求“半导体物理、器件物理与集成电路”（801）由半导体物理、半导体器件物理和数字集成电路三部分组成，半导体物理占60%（90分）、器件物理占20%（30分）、集成电路各占20%（30分）。

“半导体物理”要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论，了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律。

重点掌握半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识、基本概念及相关理论，掌握半导体中载流子浓度计算、电阻(导)率计算以及运用连续性方程解决载流子浓度随时间或位置的变化及其分布规律等。

“器件物理”要求学生掌握MOSFET器件物理的基本理论和基本的分析方法，使学生具备基本的器件分析、求解、应用能力。

要求掌握MOS基本结构和电容电压特性；MESFET器件的基本工作原理；MOSFET器件的频率特性；MOSFET器件中的非理想效应；MOSFET器件按比例缩小理论；阈值电压的影响因素；MOSFET的击穿特性；掌握器件特性的基本分析方法。

“数字集成电路”要求考生应深入理解数字集成电路的相关基础理论，掌握数字集成电路电路、系统及其设计方法。

重点掌握数字集成电路设计的质量评价、相关参量；能够设计并定量分析数字集成电路的核心——反相器的完整性、性能和能量指标；掌握CMOS组合逻辑门的设计、优化和评价指标；掌握基本时序逻辑电路的设计、优化、不同形式时序器件各自的特点，时钟的设计策略和影响因素；定性了解MOS器件；掌握并能够量化芯片内部互连线参数。

“半导体物理、器件物理与集成电路”（801）研究生入学考试是所学知识的总结性考试，考试水平应达到或超过本科专业相应的课程要求水平。

二、各部分复习要点●“半导体物理”部分各章复习要点（一）半导体中的电子状态1.复习内容半导体晶体结构与化学键性质，半导体中电子状态与能带，电子的运动与有效质量，空穴，回旋共振，元素半导体和典型化合物半导体的能带结构。

电子科技大学《微电子器件》课件PPT(3-1)

第 3 章双极结型晶体管
3.1 双极结型晶体管基础
PN 结正向电流的来源是多子，所以正向电流很大；反向电流的来源是少子，所以反向电流很小。
如果能用其他方法给反偏 PN 结Байду номын сангаас供大量少子，就能提高反偏 PN 结的电流。
给反偏 PN 结提供少子的方法之一是在其附近制作一个正偏 PN 结，使正偏 PN 结注入的少子来不及复合就被反偏 PN 结收集而形成很大的反向电流。反向电流的大小取决于其附近正偏 PN 结偏压的大小。
E
CE
C
P NP
NP N
B
B
E
C
E
C
B
B
均匀基区晶体管：基区掺杂为均匀分布。少子在基区主要作扩散运动，又称为扩散晶体管。
缓变基区晶体管：基区掺杂近似为指数分布，少子在基区主要作漂移运动，又称为漂移晶体管。
0
NE(x)
N+ P
xje
NB(x) NC
xjc
N
0 xje xjc
x
3.1.2 偏压与工作状态
PN P
通过改变正偏 PN 结的偏压来控制其附近反偏 PN 结的电流的方法称为双极晶体管效应，由此发明的双极结型晶体管获得了诺贝尔物理奖。
双极结型晶体管 ( Bipolar Junction Transistor ) 简称为双极型晶体管，或晶体管。
3.1.1 双极结型晶体管的结构
双极型晶体管有两种基本结构：PNP 型和 NPN 型，其结构示意图和在电路图中的符号如下
定义：发射结正偏，集电结零偏时的 IC 与 IE 之比，称为
共基极直流短路电流放大系数，记为，即
IC
VEB 0,VCB 0

双极型器件物理-第九讲 BJT 直流特性

微电子学院
PSpice及其基本功能.21
XD
Physics of Semiconductor device
2.2.3 电流放大系数定量分析结果 3、均匀基区NPN晶体管的电流放大系数 (2) 基区输运系数αT ① 基区输运系数αT表达式
② 提高基区输运系数αT的主要途径及其物理意义：使基区宽度远小于基区少子扩散长度－少子扩散通过基区过程中被复合得很少。
微电子学院
PSpice及其基本功能.19
XD
Physics of Semiconductor device
2.2.3 电流放大系数定量分析结果 3、均匀基区NPN晶体管的电流放大系数 (1) 注入效率
② 用Gummel数表示的表达式
0
1 1 1 = = p D x D x N D G 1 E 0 E B 1 ( E B )( B ) 1 E B DB x E N E DB G E n B 0 DB x E
微电子学院 PSpice及其基本功能.23
XD
Physics of Semiconductor device
2.2.3 电流放大系数定量分析结果 3、均匀基区NPN晶体管的电流放大系数 (5) 计算实例
思考题：超β晶体管的β0超过1000以上，则上述参数应该满足什么要求？
微电子学院
PSpice及其基本功能.24
微电子学院
eVCE
k BT
PSpice及其基本功能.9
XD
Physics of Semiconductor device
2.2.2 BJT I-V特性的数学模型
4.计算发射区少子分布的数学模型
(1) 方程 (10.16 式)

西电微电子学院半导体物理、半导体器件总结

- 1 -固体物理基础知识固体材料分类：晶体非晶体准晶体。

晶体格子或晶格：晶体中原子排列的具体形式。

金刚石结构：由面心立方单元的中心到顶角引8条对角线，在其中互不相邻的4条对角线的中点，各加一个原子，就得到了金刚石结构。

原胞：一个晶格最小周期性单元，它的选取并不是唯一的。

晶格基矢：原胞的边矢量。

体心立方晶格和面心立方晶格的立方单元都不是最小的周期性单元。

晶格可以分为简单晶格和复式晶格两类，在简单晶格中，每一个原胞有一个原子；在复式晶格中，每一个原胞含两个或更多的原子。

对于简单晶格，每个原子的位置坐标都可以写成的形式，其中，，为晶格基矢，，，为一组整数。

我们用* +表示一个空间格子，( 、、 )的取值表示一格子中的一个格点。

( 、、 )所有可能取值表示一个空间格子。

布拉伐格子：实际晶格可以看成在上述空间格子的每个格点上放有一组原子，它们的相对位移为r a 。

这个空间格子表征了晶格的周期性，称为布拉伐格子。

单胞：在有些情况下原胞不能反映出晶格的对称性，为了反映晶格的对称性，选取了较大的周期单元，称为单胞。

单胞在有些情况下是原胞。

沿单胞的三个棱所作的三个矢量通常称为单胞的基矢。

晶列、晶向、晶向指数：布拉伐格子的格点可以看成分裂在一系列相互平行的直线系上，这些直线系称为晶列。

同一个格子可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了一个方向，称为晶向。

如果一个原子沿晶向到最近的原子的位移矢量为，则晶向就用、、来标志，写成, - 。

标志晶向的这组数称为晶向指数。

（过原点任一格点将其指数化为互质整数）, -, -, -, ̅ -, ̅ -, ̅-由于晶格的对称性，这六个晶向并没有什么区别，晶体在这些方向上的性质完全相同，统称这些等效的晶向时写成〈 〉。

同样〈 〉表示8个晶向，〈 〉表示12个晶向。

晶面、密勒指数：布拉伐格子的格点可以看成分列在平行等距的平面系上，这样的平面称为晶面。

平常用( )来标记这个晶面系，称为密勒指数，| |、| |、| |实际表明等距的晶面分别把基矢（或）（或）（或）分割成多少个等份。

西安电子科技大学微电子学与固体电子学080903考研复试复习大纲(半导体器件物理)

研究生笔试复试复习大纲（半导体器件物理）
1.考试的总体要求
1.1 考试范围
考试范围包括：双极型半导体器件物理。

1.2 考试要点
考试的要点包括：pn结的基本结构和能带图；pn结的基本工作机理；pn结的结电流；pn 结的交流特性和瞬态特性；pn结的击穿特性；双极型晶体管的结构和工作原理；双极型晶体管的电流电压关系及增益；双极型晶体管中的非理想效应；双极型晶体管的交流特性；双极型晶体管的开关特性。

2.考试的形式与试卷结构
试卷分值：100分
考试时间：120分钟
答题方式：笔试
题型结构：名词解释、简答题、问答题、计算题、判断题、绘图题
其它要求：可以使用不具备编程和存贮功能的计算机。

3.参考书目
参考书目：《半导体物理与器件》（第三版）赵毅强等译电子工业出版社2005年。