《微电子器件》第三版习题答案
微电子器件基础题
微电子器件基础题
“微电子器件”课程复习题
一、填空题
1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（）和（）。
2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电荷。内建电场的方向是从（N ）区指向（P ）区。
3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（）。
4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（短），内建电场的最大值就越（大），内建电势V bi 就越（大），反向饱和电流I 0就越（小），势垒电容C T 就越（），雪崩击穿电压就越（低）。
5、硅突变结内建电势V bi 可表为（），在室温下的典型值为（0.8）伏特。
6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒高度会（降低）。
7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（变宽），势垒区的势垒高度会（增高）。
8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可表示为（）。若P 型区的掺杂浓度173A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（）。
9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（高）；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（低）。
10、PN 结的正向电流由（空穴扩散Jdp ）电流、（电子扩散电流Jdn ）电流和（势垒区复合电流Jr ）电流三部分所组成。
微电子器件基础第七章习题解答
Ag电位等于Cu电位
Al电位高于Au电位 Mo电位高于W电位 Au电位高于Pt电位
2、 A、C金属的接触电势差
VD（AC）
WmA WmC q WmC WmB q
B、C金属的接触电势差
VD（CB）
若温度相等，A、B金属的接触电势差与金属C无关，
WmA WmB VD AB） VD AC） VD CB） （ （ （ q
Nc 2.8 1019 k 0T ln 0.026ln 0.15eV 17 ND 10
E
Ws ( Ec EFn ) 4.05 0.15 4.2eV
不考虑界面态，与Al接触的接触电势差，
W Al Ws 4.18 4.2 VD 0.08V q q
6.625 1034 3 108 h 2.89eV Wm 9 19 430 10 1.6 10 hc
紫光照射金属时，能从金属中激发光电子到真空中，光电子的能量，
E h Wm 2.89 2.5 0.39 eV
波长185nm紫外光照射金属时，从金属内激发到真空中的光电子能量，
VD（AuAg） WAu WAg q 5.2 4.18 1.02V
3、
N D 1017 cm3 , 4.05eV
N型硅功函数 Ws ( Ec EFn )
微电子器件_电子科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
微电子器件_电子科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
1.线性缓变结的耗尽层宽度正比于【图片】。
参考答案:
正确
2.反向偏置饱和电流可看成是由中性区内少数载流子的产生而导致的。
参考答案:
正确
3.减薄p+n突变结的轻掺杂区厚度，不但能减少存储电荷，还能降低反向抽
取电流。
参考答案:
错误
4.在异质结双极型晶体管中，通常用（）。
参考答案:
宽禁带材料制作发射区，用窄禁带材料制作基区
5.( )的集电结反向电压VCB称为共基极集电结雪崩击穿电压，记为BVCBO。
参考答案:
发射极开路时，使
6.【图片】对高频小信号注入效率的影响的物理意义是，【图片】的存在意味
着【图片】必须先付出对势垒区充放电的多子电流【图片】后，才能建立起
一定的【图片】。这一过程需要的时间是（）。
参考答案:
发射结势垒电容充放电时间常数
7.某长方形扩散区的方块电阻为200Ω，长度和宽度分别为100μm和20μm，
则其长度方向的电阻为（）。
参考答案:
1KW
8.要提高均匀基区晶体管的电流放大系数的方法（）。
参考答案:
减小基区掺杂浓度_减小基区宽度
9.防止基区穿通的措施是提高（）。
参考答案:
增大基区宽度_增大基区掺杂浓度
10.从发射结注入基区的少子，由于渡越基区需要时间tb ，将对输运过程产生
三方面的影响( )。
参考答案:
时间延迟使相位滞后_渡越时间的分散使减小_复合损失使小于1
11.晶体管的共发射极输出特性是指以输入端电流【图片】作参量，输出端电流
【图片】与输出端电压【图片】之间的关系。
参考答案:
正确
12.电流放大系数与频率成反比，频率每提高一倍，电流放大系数下降一半，功
微电子器件期末复习题含答案
= 0.52V，则 P 型区与耗尽区边界上的少子浓度 np 为（ 7.35 10 25 cm 3 ）。
9、当对 PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子
浓度（大）
；当对 PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处
的平衡少子浓度（小）
。
10、PN 结的正向电流由（空穴扩散）电流、（电子扩散）电流和（势垒区复合）电流
三部分所组成。
11、PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（多子）
；PN 结的反向电流
很小，是因为反向电流的电荷来源是（少子）
。
微电子器件（第三版）陈星弼
电子科技大学中山学院/——2
陈卉/题目 王嘉达/答案
答案为个人整理，如有错误请 仔细甄别 ！ 厚德 博学 求是 创新
12、当对 PN 结外加正向电压时，由 N 区注入 P 区的非平衡电子一边向前扩散，一边（复
子）浓度，因此该区总的多子浓度中的（非平衡）多子浓度可以忽略。
17、大注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远大于该区的（平衡多
子）浓度，因此该区总的多子浓度中的（平衡）多子浓度可以忽略。
18、势垒电容反映的是 PN 结的（微分）电荷随外加电压的变化率。PN 结的掺杂浓度
越高，则势垒电容就越（ 大 ）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（ 小 ）。
微电子器件刘刚前三章课后答案
课后习题答案
1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学中又是用什么方法来描述的？
解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。
在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率ω和波矢k 建立联系的，即
c
h p h E ====υω
υ 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的那么是粒子波动性的频率ω和波矢k 。
1.2 量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？
解：波函数ψ是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用()t r ,ψ表示粒子的德布洛意波的振幅，以()()()t r t r t r ,,,2ψψψ*=表示波的强度，那么，t 时刻在r 附近的小体积元z y x ∆∆∆中检测到粒子的概率正比于()z y x t r ∆∆∆2,ψ。
1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。
解：如图1.3所示，从能带的观点
来看，半导体和绝缘体都存在着禁
带，绝缘体因其禁带宽度较大
(6~7eV)，室温下本征激发的载流子
近乎为零，所以绝缘体室温下不能
导电。半导体禁带宽度较小，只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。
1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？
微电子器件课程复习题
1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=⨯，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平
衡少子浓度n p0分别为（316105.1-⨯=cm N A ）和（314105.1-⨯=cm N A ）。
2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电荷。建电场的方向是从（N ）
区指向（P ）区。[发生漂移运动，空穴向P 区，电子向N 区]
3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（D S E u q dx d ε=→
）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则建电场的斜率越（大）。
4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（小），建电场的最大值就越（大），建电势V bi 就越
（大），反向饱和电流I 0就越（小）[P20]，势垒电容C T 就越（ 大 ），雪崩击穿电压就越（小）。
5、硅突变结建电势V bi 可表为（2ln i
D A bi n N N q KT v =）P9，在室温下的典型值为（0.8）伏特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒高度会（降低）。
7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（增大），势垒区的势垒高度会（提高）。
8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可表示为（)exp()(0KT
qv p p p n x n =-）P18。若P 型区的掺杂浓度173A 1.510cm N -=⨯，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（3251035.7-⨯cm ）。
微电子器件 (附答案) (第三版)
= 0.739 V
1
(3)
E= max
2qNε S0Vbi= 2
4.34 ×104 Vcm-1
(2Hale Waihona Puke Baidu = xp
εS
qNA
Em= ax
2.83×10−5 cm
= xn
εS
qND
E= max
5.67 ×10−6 cm
1
xd
=
xp
+
xn
=
εS
qN0
Emax
=
2Vbi Emax
=
2εSVbi
qN0
NDNA ni2
Emax
=
xn
2Vbi + 2xi +
xp
式中，x=i xi1 + xi2
= 将 xn
ε= qs ENmDax , xp
εs Emax
qNA
代入，解出 Emax ，得：
1
Emax
=
qN0 xi
εs
1 +
2ε sVbi
qN0 xi2
2
−1
1
对于PN结，可令 xi → 0，得：Emax = 2qNεs0Vbi 2
− Emax
+
E
(
x)
= q N
εs
《微电子器件原理》复习题课件
《微电⼦器件原理》复习题课件
考试时间： (第⼗周周⼆6-8节)
考试地点：待定
《微电⼦器件原理》复习题及部分答案
⼀、填空
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V T产⽣影响，具体地，对
于短沟道器件对V T的影响为下降，对于窄沟道器件对V T的影响为上升。
3、在NPN型BJT中其集电极电流I C受V BE电压控制，其基极电流I B受V BE
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V B>6E g/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
1、Early电压V A；
答案：
2、截⽌频率f T；
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。
4、雪崩击穿
答案：反偏PN中，载流⼦从电场中获得能量；获得能量的载流⼦运动与晶
格相碰，使满带电⼦激出到导带，通过碰撞电离由电离产⽣的载流⼦（电⼦空⽳对)及原来的载流⼦⼜能通过再碰撞电离,造成载流⼦倍增效应，当倍增效应⾜够强的时候，将发⽣“雪崩”——从⽽出现⼤电流，造成PN结击穿，此称为“雪崩击穿”。
(完整版)电子科技大学微电子器件习题
第二章PN结
填空题
1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为N A=1.5×1016cm-3，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（）和（）。
2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（）电荷，N区一侧带（）电荷。内建电场的方向是从（）区指向（）区。
3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（）。
4、PN结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（），内建电场的最大值就越（），内建电势V bi就越（），反向饱和电流I0就越（），势垒电容C T就越（），雪崩击穿电压就越（）。
5、硅突变结内建电势V bi可表为（），在室温下的典型值为（）伏特。
6、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。
7、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。
8、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p与外加电压V之间的关系可表示为（）。若P型区的掺杂浓度N A=1.5×1017cm-3，外加电压V= 0.52V，则P型区与耗尽区边界上的少子浓度n p为（）。
9、当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）。
10、PN结的正向电流由（）电流、（）电流和（）电流三部分所组成。
11、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（）；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（）。
PLC第三版课后答案
第一章作业参考答案
2、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？
答：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特性；电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙长度的关系曲线称作反力特性。
电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力。反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近。
3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？为什么？
答：在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散得到现象。
原因是：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr的作用。由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在反力Fr 作用下被拉开。磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。这样，在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零，如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散。
5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区分交、直流接触器？
答：接触器的作用是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等。
交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成，而且它的激磁线圈
设有骨架，使铁芯与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样有利于铁芯和线圈的散热。
直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或工程纯铁制成，而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。
8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？
答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。
微电子器件(3-5)
3.5.1 反向截止电流
各种反向截止电流的小结 (1) IES ：VBE < 0 、VBC = 0 时的 IE ，即单个发射结的反向 饱和电流。
IES N+ P
E
VBE
B
N
C
(2) ICS ：VBC < 0 、VBE = 0 时的 IC ，即单个集电结的反向 饱和电流。
在一般晶体管中，NE > NB > NC ，所以 BVCBO 取决于 NC ， BVEBO 取决于 NB ，且 BVCBO >> BVEBO 。
3.5.6 基区穿通效应
N+
P
N
0 WB
集电结上的反向电压增大到其势垒区将基区全部占据时， WB’ = 0，这种现象称为 基区穿通，相应的集电结反向电压称为 基区穿通电压 ，记为 Vpt 。
np
WB
np
0exp
qVBC kT
0
P 型基区
np0
np(x)
0
WB
基区中的部分少子电子被集电结 上的反偏扫入集电区，但因 IE = 0 ， 基区少子得不到补充，使在靠近发射 结一侧 np(0) < np0 ，根据边界条件， 这说明发射结上存在一个反向电压， 这就是 浮空电势 。
已知 NPN 管的共基极电流电压方程为
微电子器件 (绪论)
微 电 子 器 件钟智勇办公室：217室 电话：83201440 E-mail: zzy@ 答疑时间：周三晚上8:00-10:00
绪 论1、课程介绍 2、半导体器件的发展简史 3、半导体器件的基本构件 4、半导体器件中的基本关系与方程
一、课程介绍• 课程内容 • 为什么学习本课程 • 怎样学习本课程 • 课程的有关安排
1、课程内容1.1、微电子器件与半导体器件的关系微电子器件微电子器件（Microelectronic Devices）主要是指 能在芯片上实现的电阻、电容、电感、半导体器 件等电子器件。 另一种说法是，微电子器件是指 芯片中的线宽在微米量级的器件，更小的称作纳 米电子器件。半导体器件半导体器件（Semiconductor Device）指是利用半 导体材料（单晶）制备的具有特定功能的电子器 件。
1.2、半导体器件研究内容¾ 研究半导体器件中载流子（电子或空穴）的运动规律 ¾ 研究半导体器件中载流子运动行为的控制方法 ¾ 进而研究器件性能与器件结构以及材料特性间的关系 9 迄今大约有60种主要的半导 体器件以及100种和主要器件 相关的变异器件
1.3、本课程的学习内容 1. pn结 2. 双极性晶体管（BJT) 3. MOS晶体管 建议阅读与深入学习内容 4.异质结微电子器件 5.有机微电子器件学习三种典型器件的 基本工作原理、结构 与电特性（交直流特 性等）的关系，为进 一步学习打下坚实的 理论基础。6. 新器件（纳米-自旋电子器件）
2、为什么学习本课程2.1 从课程体系看• 本课程是“电子科学与技术（微电 子技术）”与“集成电路设计与集 成系统”专业的一门专业主干课。 是从事微电子、集成电路等研究 、开发的专业基础课程之一IC的基础 数字集成电路的建库等 模拟集成电路、射频集成电路设计 近代集成电路设计和制造的重要理论基础9 9 9 9
电子科技大学微电子器件习题
第二章PN结
填空题
1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为N A=1.5×1016cm-3，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（）和（）。
2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（）电荷，N区一侧带（）电荷。内建电场的方向是从（）区指向（）区。
3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（）。
4、PN结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（），内建电场的最大值就越（），内建电势V bi就越（），反向饱和电流I0就越（），势垒电容C T就越（），雪崩击穿电压就越（）。
5、硅突变结内建电势V bi可表为（），在室温下的典型值为（）伏特。
6、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。
7、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。
8、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p与外加电压V之间的关系可表示为（）。若P型区的掺杂浓度N A=1.5×1017cm-3，外加电压V= 0.52V，则P型区与耗尽区边界上的少子浓度n p为（）。
9、当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）。
10、PN结的正向电流由（）电流、（）电流和
（）电流三部分所组成。
11、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（）；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（）。
微电子作业答案完美版
半导体物理与器件1. 什么叫集成电路？写出集成电路发展的五个时代及晶体
管的数量？(15分)
.集成电路：将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能。小规模时代（SSI）,元件数2-50；中规模时代（MSI），元件数30-5000；大规模时代（ISI）, 元件数5000-10万；超大规模时代（visi），10万-100万；甚大规模，大于100万。
2. 写出IC 制造的５个步骤？(15分)
（1）硅片制备（Wafer preparation）：晶体生长，滚圆、切片、抛光。
（2）硅片制造（Wafer fabrication）：清洗、成膜、光刻、刻蚀、掺杂。
（3）硅片测试/拣选（Wafer test/sort）：测试、拣选每个芯片。（4）装配与封装（Assembly and packaging）：沿着划片槽切割成芯片、压焊和包封。
（5）终测（Final test）：电学和环境测试。
3. 写出半导体产业发展方向？什么是摩尔定律？(15分)
发展方向：①提高芯片性能
②提高芯片可靠性
③降低成本
摩尔定律：硅集成电路按照4年为一代，每代的芯片集成度要翻两
番、工艺线宽约缩小30%， IC 工作速度提高1.5倍等发展规律发展。。
4. 什么是特征尺寸CD？(10分)
.硅片上的最小特征尺寸称为 CD，CD 常用于衡量工艺难易的标志。
5. 什么是More moore定律和More than Moore定律？(10分) “More Moore”：是指继续遵循Moore定律，芯片特征尺寸不断缩小（Scaling down），以满足处理器和内存对增加性能/容量和降低价格的要求。它包括了两方面：从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸的继续缩小，以及与此关联的3D结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用
电子科技大学微电子器件习题
第二章PN结
填空题
1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为N A=×1016cm-3，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（）和（）。
2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（）电荷，N区一侧带（）电荷。内建电场的方向是从（）区指向（）区。
3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（）。
4、PN结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（），内建电场的最大值就越（），内建电势V bi就越（），反向饱和电流I0就越（），势垒电容C T就越（），雪崩击穿电压就越（）。
5、硅突变结内建电势V bi可表为（），在室温下的典型值为（）伏特。
6、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。
7、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。
8、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p与外加电压V之间的关系可表示为（）。若P型区的掺杂浓度N A=×1017cm-3，外加电压V= ，则P型区与耗尽区边界上的少子浓度n p为（）。
9、当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）。
10、PN结的正向电流由（）电流、（）电流和（）电流三部分所组成。
11、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（）；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（）。
12、当对PN结外加正向电压时，由N区注入P区的非平衡电子一边向前扩散，一边（）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（）。
“微电子器件”课程的教学方法
“微电子器件”课程的教学方法
任敏;张波;张庆中;刘继芝;陈勇
【摘要】本文针对我院专业基础课“微电子器件”的课堂教学,进行了教学方法的改进和创新.我们采用先定性再定量、抽象概念形象化及理论与工程实践相结合等灵活多样的教学形式,有效地提高了教学质量.其结果是有助于学生的专业素质、创新思维和动手能力的提高.
【期刊名称】《电气电子教学学报》
【年(卷),期】2014(036)001
【总页数】3页(P54-56)
【关键词】微电子器件;课堂教学;教学方法
【作者】任敏;张波;张庆中;刘继芝;陈勇
【作者单位】电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054
【正文语种】中文
【中图分类】TN303
“微电子器件”是微电子学科的理论基础课程，主要讲述微电子器件的内在机理、电学特性及特殊效应等，是学生学习本专业后续课程和将来从事集成电路设计的基
础。本课程理论性强，知识点丰富，学生普遍感到学习难度大。同时，微电子产业的不断发展升级也对本专业学生提出了更高的要求:不但需要他们具备扎实的理论基础，更应具备较强的实践能力和创新意识。这些都要求教师对“微电子器件”的传统教学方法进行改革和创新，传授知识的同时更要培养学生的学习和思考能力，以适应微电子行业快速的技术更新。
1 课程基本情况
“微电子器件”课程教学，包括课堂讲授环节和学生实验环节，分别为60学时和12学时。课堂教学采用文献［1］作为教材。该教材为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，其内容全面，理论分析透彻和数学推导清晰。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CT
10
3.6 0.4
10
9 30 (pF)
39、
IF
I0
exp
qV kT
gD
dI F dV
qI F kT
当 T 300K 时,
kT q
0.026 V,
对于 IF 10 mA 0.01 A，
gD
10 26
0.385 s,
rD
1 gD
2.6
在 100C 时，kT 0.026 373 0.0323V,
QBO DE
14、 已知
IC
QB
b
若假设
1，则
IB
Ir
QB
B
所以 IC B IB b
本题与第 10 题的第(4)小题分别是两种极端情况。
15、
1
DEWB NB DBWE NE
， npn
1 DpWB NB , DnWE NE
pnp
1 DnWB NB DpWE NE
由 D kT 可知，D q
EG (Ge) 0.66eV, ni (Ge) 2.4 1013cm3,
OX 3.98.854 1014 3.4531013 F cm
第2章
1 、在 N 区耗尽区中，高斯定理为：
Ñ r
E
r gdA
q
A
s
V NDdv
取一个圆柱形体积，底面在 PN 结的冶金结面（即原点）处，
面积为一个单位面积，顶面位于 x 处。则由高斯定理可得：
2
xd0
Vbi Vbi
V
2
当 V 3Vbi 时，xd 2 xd0 当 V 8Vbi 时，xd 3 xd0
6、
ND2
ND1
由平衡时多子电流为零
Jn
qDn
dn dx
qnnE
0
得： E Dn 1 dn kT 1 dn kT d ln n
n n dx
q n dx
dI dT
C2
exp
EG kT
qV
EG kT
qV
2
I
EG kT
qV
2
1 dI I dT
EG qV kT 2
31、 当 N- 区足够长时，开始发生雪崩击穿的耗尽区宽度为：
xdB
2VB EC
2 144 32
9μm
当 N- 区缩短到 W = 3m 时，雪崩击穿电压成为：
VB
'
VB
ni2 NB
exp
qVBE kT
，
得：VBE
kT q
ln nB (0)NB , ni2
将
kT q
、nB
(0)、NB
及 ni
之值代入，
得：VBE 0.55V
已知：
1
1 2
WB LB
2
1 WB2
2DB n
,
将n
106 s 及 WB 、DB
之值代入，得： 0.9987。
7、
b
WB2 2DB
Emax
Ex
q
s
NDx
当 x = xn 时，E(x) = 0，因此
Emax
q
s
ND xn ，于是得：
E
x
q
s
x
xn
ND
0 x xn
（2-5a）
3、
(1)
Vbi
kT q
ln
NA ND ni2
0.026 ln
5 1032 2.25 1020
0.739 V
1
(3)
Emax
2qN0Vbi
S
Q n p , Dn Dp , npn pnp
1 WB2 , 2DB B
* npn
1
WB2
2Dn n
,
* pnp
1
WB2
2Dp p
Q n p ,
Dn
Dp ,
*
npn
pnp
20、当忽略基区中的少子复合及 ICEO 时，
IC InE AE
qDBni2
WB
0 NBdx
将
N
(x)
N0
exp(
x
)
代入，得：E
kT
q
再将 kT 0.026 V, 0.4 μm 代入，得：E 650 V cm
q
1
突变结的最大电场强度表达式为：|
Emax
|
2qN0Vbi
s
2
式中：N0
NDNA ND NA
ND
1015 cm3,
Vbi
kT q
ln
NDNA ni2
0.757 V,
q 1.61019 C, S 1.0451012 F cm ,
代入 | Emax |中，得：| Emax | 1.52 104 V cm
8、(1)
N
I
P
xi1 xn xi1 0 xi2
xi2 xp
在 N型区，
dE1 dx
q
s
ND
,
E1
q
s
ND x C1
边界条件：在
x
xi1
xn
处，E1
得：IC 4.55 (mA)
0.9936,
1
155,
IB
IC
0.029 (mA)
10、
(1)
1
DEWB NB
DB
WE 0
NEdx
1
DE ABqWB NB
DB ABq
WE 0
NEdx
1 QBO DE QEO DB
式中，QBO ABqWB NB 3.2 1011C, QEO 1.28109 C，
式中，
1
1 2
WB LB
2
1
WB2
2DB B
0.9986
将 AE 104 μm2 ， 0.9986, q 1.6 1019 C,
DB 18cm2 s1, ni 1.51010 cm3, WB 0.7 104 cm，
NB 1017 cm3,
VBE 0.7 V,
kT 0.026 V 之值代入， q
2
4.34 104
Vcm-1
(2)
xp
S
qNA
Emax
2.83105 cm
xn
S
qND
Emax
5.67 106 cm
1
xd
xp
xn
S
qN0
Emax
2Vbi Emax
2SVbi
qN0
2
3.40105 cm
4、
1
1
1
1
xd
2S
qN0
Vbi
V
2
2S
qN0
Vbi
V
2
Vbi Vbi
100
6、
由
J nE
qDBnB (0) , WB
可得：nB (0)
J nEWB qDB
,
将
JnE 0.1Acm2 , WB 2 104 cm, q 1.6 1019 C, DB 15cm2 s1
之值代入，得： nB (0) 8.331012 cm3
又由
nB (0)
np0
exp
qVBE kT
xi
0，得：Emax
2qN0Vbi
s
2
当 xi 增大时，Emax 减小, 当 xi 时，Emax 0
20、
已知： 由于
因此
p qp NA p NA 1 n qn ND n ND
J dp
qDp ni2 Lp ND
exp
qV kT
1
J dn
qDn ni2 Ln NA
exp
)
1
VA
| VCB 0
WB
2qN
B
(
NC
s NC
NB )Vbi
2
22、
Vbi
kT q
ln
NBNC ni2
0.026 ln
11033 2.25 1020
0.757
V
1
VA
|VCB 0 WB
2qN
B
(
NC
s NC
NB
)Vbi
2
126 V
27、 实质上是 ICS 。
39、 为提高穿通电压 Vpt ，应当增大 WB 和 NB ，但这恰好与提 高 β 相矛盾。解决方法： 使 NB >> NC ，这样集电结耗尽区主要向集电区延伸，可使 基区不易穿通。
q dx
Vbi
ND1 Edx
ND2
kT q
ln n | ND1
ND2
kT q
ln
N D1 ND2
将 kT q
0.026V ,
ND1 11020 cm3,
ND2 11016 cm3
代入，得：Vbi 0.026 ln(104 ) 0.24 V
7、由第 6 题：
E kT 1 dn kT 1 dN (x) q n dx q N (x) dx
WB2 2L2B
2
1
1
β0 与 β 也有类似的关系 。
qVBE kT
1
AEq2 DEni2 QEO
exp
qVBE kT
1
再根据注入效率的定义，可得：
J nE JE
J nE JnE JpE
1
J pE J nE
1
1
QBO QBE
DE DB
1
9、
IC
AE J nC
AE J nE
AE
qDBni2 WB NB
exp
qVBE kT
Vbi
1 2
Emax xn
Emax xi
1 2
Emax xp
kT q
ln
NDNA ni2
Emax
xn
2Vbi 2xi
xp
式中，xi xi1 xi2
将
xn
s Emax
qND
,
xp
s Emax
qNA
代入，解出 Emax ，得：
1
Emax
qN0 xi
s
1
2 sVbi
qN0 xi2
2
1
1
对于PN结，可令
E1
E3
xi1 xn xi1 0 xi2
x
xi2 xp
在
x
xi1 处，E1
Emax
q
s
ND xn ,
由此得：xn
s Emax
qND
在
x
xi2 处，E3
Emax
q
s
NA xp
,
由此得：xp
s Emax
qNA
(2) 对于无 I 型区的PN结：
xi1 0,
xi2 0,
E1
q
s
ND (x
xn ),
2Biblioteka Baidu
1
1
1.1251011(s)
8、以 NPN 管为例，当基区与发射区都是非均匀掺杂时， 由式（3-33a）和式（3-33b），
JnE
qDBni2
WB 0
NBdx
exp
qVBE kT
1
AE q 2 DBni2 QBO
exp
qVBE kT
1
JpE
qDE ni2
WE 0
NEdx
exp
部分习题解答
部分物理常数：
q 1.6 1019 C, kT q 0.026V (T 300k),
S (Si) 11.8 8.854 1014 1.0451012 F cm ,
EG (Si) 1.09eV, ni (Si) 1.5 1010 cm3,
S (Ge) 16 8.854 1014 1.417 1012 F cm ,
48、
IC IE ICBO
0
dIC dIE
d( IE )
dIE
IE
d
dIE
在 IE 很小或很大时，α 都会有所下降。
当
IE
很小时，d
dI E
0,
这时 α0 >α ；
当
IE
很大时，d
dI E
0,
这时 α0
< α；
在正常的
IE
范围内，α
几乎不随
IE
变化，
d
dI E
0,
这时
0
1
R口E R口B1
WB dWB dVCE
式中，dWB dxdB , VCE VCB VBE
因
VBE
保持不变，所以 dVCE
dVCB ,
于是：VA
WB dxdB dVCB
1
xdB
2s N
qNB
C
(
(Vbi VCB ) NC NB)
2
1
dxdB dVCB
2qNB
(NC
s NC
NB )(Vbi
2
VCB
exp
qVBE kT
1
1
ro
IC VCE
VBE
AE qDB ni 2
exp
qVBE kT
1
NB
(WB
)
dWB dVCE
WB 0
NBdx
2
IC
NB (WB )
WB
dWB dVCE
0 NBdx
IC VA
WB
VA 0 NBdx
N
B
(WB
)
dWB dVCE
对均匀基区，VA
0，由此得：E1
q
s
ND (x
xi1
xn )
在 I 型区， dE2 0, dx
E2 常数 Emax
在 P型区，
dE3 dx
q
s
NA
,
E3
q
s
NA x
C3
边界条件：在
x
xi2
xp
处，E3
0，由此得：E3
q
s
NA (x
xi2
xp )
N
I
P
xi1 xn xi1 0 xi2
xi2 xp
E2 Emax E
q
300
gD
10 32.3
0.309 s,
rD
1 gD
3.23
第3章
1、NPN 缓变基区晶体管在平衡时的能带图
NPN 缓变基区晶体管在放大区时的能带图
2、NPN 缓变基区晶体管在放大区时的少子分布图
pE0
nB0
pC0
3、
IC1 80
I B1
0
dIC dIB
IC IB
IC2 IC1 IB2 IB1
DE 2cm2s1, DB 18cm2s1, 代入 中，得： 0.9972
(2) 1 WB2 0.9999 2DB B
(3) 0.9971， 344 1
(4) 当由基区输运造成的亏损非常小时，可假设 1，这时
可用 ' QEODB 来代替 。
QBO DE
' QEODB 360, 误差为： | e | | ' | 4.7%
qV kT
1
Jdp Ln Dp NA Ln p NA 1 Jdn Lp Dn ND Lp n ND
24、 PN 结的正向扩散电流为
I
I0
exp
qV kT
式中的 I0 因含 ni2 而与温度关系密切，因此正向扩散电流可表为
I
C1ni2
exp
qV kT
C2
exp
EG kT
qV
于是 PN 结正向扩散电流的温度系数与相对温度系数分别为
1
xdB W xdB
2
144
1
9
3 9
2
80V
34、
已知对于单边突变结，
1
CT
A
s qN
2(Vbi
0
V
)
2
Vbi
K V
1
2
当 Vbi 0.6 V,
V 3V 时， CT
K 10 pF , 由此可得 3.6
K 10 3.6, 因此当 V 0.2 V时，
E3
q
s
NA(x
xp )
在
x
0 处，电场达到最大， Emax
q
s
ND xn
q
s
NA xp
E
Emax
E1
E3
x
0
表面上，两种结构的 Emax 的表达式相同，但由于两种结构 的掺杂相同，因而Vbi 相同（即电场曲线与横轴所围面积相同）， 所以两种结构的 xn、xp与 Emax 并不相同。
对于PIN 结：