微电子器件原理部分习题参考答案
微电子器件基础第七章习题解答
Pt电位低于N型半导体电位，半导体表面形成N型阻挡层
4、
N A 1017 cm3 , 4.13eV
P型硅功函数 Ws Eg EFp E
Ws
Eg
E0 Ec
p0 N A N e E Fp
E Fp E k 0T
E Fp E
N 6 1018 E k 0T ln 0.026ln 0.11eV 17 NA 10
Al电位高于N型半导体电位，半导体表面形成N型反阻挡层
不考虑界面态，与Au接触的接触电势差，
VD
WAu Ws 5.2 4.2 1.0V q q
Au电位低于N型半导体电位，半导体表面形成N型阻挡层
不考虑界面态，与Pt接触的接触电势差，
VD
WPt Ws 5.43 4.2 1.23V q q
Al-Cu
Au-Cu W-Al
( EF )m
Cu-Ag
Al-Au Mo-W Au-Pt
VD 0.32V VD 0 VD 1.02V VD 0.29V VD 0.23V
VD 0.12V Al电位高于Cu电位 VD 0.9V Cu电位高于Au电位
5、
Wm 2.5eV
红光波长 760 nm ，对应光子能量，
6.625 1034 3 108 h 1.63eV Wm 9 19 760 10 1.6 10 hc
红光照射金属时，不能从金属中激发光电子到真空中。
紫光波长 430 nm ，对应光子能量，
6.625 1034 3 108 h 2.89eV Wm 9 19 430 10 1.6 10 hc
微电子器件原理习题讲解1
参考《晶体管原理与设计》第3章
10.5*、（a）一个双极晶体管工作于正向有源区， 基极电流iB=6.0μ A，集电极电流iC=510μ A。计 算β ，α 和iE。（b）对于iB=50μ A，iC=2.65mA， 重复（a）。
7、多晶硅发射极晶体管的优越性？
扩散晶体管： 1.器件纵向尺寸按比例减少，当发射结结深XjE减小到 200nm以下时， XjE小于发射区少子的扩散长度，这将导致 基极电流增大，电流增益下降。 2.纵向尺寸按比例减少，基区宽度减少，这将导致穿通现 象发生。虽然解决这个问题可以使用增加基区掺杂浓度的方 法，但是这将引起晶体管电流放大倍数的下降。
(2)
0
XB=1m
将各数值代入公式可得基区电子浓 度梯度为：2.25×1015cm-4
（2）基区电子浓度为理想化的线性分布，集电 极电流可以以扩散电流的形式如下 扩散系数及AE 均为已知 将各参数值代入得Ic=0.647μ A
(4)
dnB I C qDn ABE dx
（3）基极电流分两部分，基区注入发射区的空穴 和基区少子电子和多子空穴的复合。理想情况下忽 略后者。
2 ( PP / DnBnieB )dx
②、浅发射区
0
0
-WE
2 2 ( N E / DPE nieE )dx N E ( WE ) / nieE ( WE ) S P
WB
0
2 ( PP / DnB nieB )dx
影响因素： 发射区掺杂浓度；发射区中空穴扩散长度DPE和基区中电 子扩散长度；准中性基区和发射区宽度；发射区空穴扩散 系数；发射区空穴表面复合速率SP；基区空穴浓度；重掺 杂效应下发射区和基区中有效本证载流子浓度和发射区本 证载流子浓度。
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.处于平衡态的PN结，其费米能级EF（）。
答案:处处相等2.由PN结能带图可见，电子从N区到P区，需要克服一个高度为（）的势垒。
答案:3.不考虑势垒区的产生-复合电流，Jdn和Jdp在PN结的势垒区（）。
答案:均为常数4.正向偏置增加了耗尽层内的载流子浓度且高于其热平衡值，这导致了该区域内载流子出现（）过程占优。
答案:复合5.对突变PN结，反向电压很大时，可以略去，这时势垒电容与（）成反比。
答案:6.在开关二极管中常采用掺金的方法来提高开关管的响应速度。
也可采用掺铂、电子辐照、中子辐照等方法，其目的是（）。
答案:引入复合中心降低少子寿命7.双极晶体管效应是通过改变（）。
答案:正偏PN结的偏压来控制其附近反偏结的电流8.在缓变基区晶体管中，由于基区中存在内建电场，基区渡越时间变为（）。
9.在测量ICBO时，双极型晶体管的发射结和集电结分别处于（）。
答案:反偏和反偏10.为了降低基极电阻，通常采用对非工作基区进行（）的掺杂。
答案:高浓度、深结深11.ICBO代表( ) 时的集电极电流，称为共基极反向截止电流。
答案:发射极开路、集电结反偏12.以下哪些措施可以增大MOSFET的饱和区漏极电流：（）。
减小栅氧化层厚度13.以下哪些措施可以降低MOSFET的亚阈区摆幅：（）。
答案:降低衬底掺杂浓度14.以下哪些措施可以防止MOSFET的沟道穿通：（）。
答案:增加衬底掺杂浓度15.当MOSFET的栅极电压较大时，随着温度的温度升高，漏极电流将（）。
答案:减小16.MOSFET的（）是输出特性曲线的斜率，（）是转移特性曲线的斜率。
漏源电导，跨导17.以下哪些措施可以缓解MOSFET阈电压的短沟道效应：（）。
答案:减小氧化层厚度18.PN结的空间电荷区的电荷有（）。
答案:施主离子受主离子19.PN结的内建电势Vbi与（）有关。
答案:温度材料种类掺杂浓度20.反向饱和电流的大小主要决定于半导体材料的（）。
微电子器件基础第五章习题解答
p
ni
exp
Ei EFp k0T
Ei
EFp
k0T
ln
p ni
小注入下，空穴准费米能级，
Ei
E
p F
0.026ln
p0 p ni
0.026ln
2.25 105 1014 1.5 1010
0.026ln 6.67 103 0.23eV
8. 解：从题意知，P型半导体，小注入下，复合中心的电子产生率等于空穴捕获率，
第五章 非平衡载流子
1.
N Ge p 1104 s, p 1013cm3
解：
U
p
p
1013 1104
1017
cm3s1
2. 空穴在半导体内均匀产生，其产生率 g p
解： 由空穴连续性方程，
p t
Dp
2 p x2
p
E
p x
E
p p x
p p g p
3. N Si
p 1106 s
g p 1022 cm3s1 0 10cm
解： 半导体内光生非平衡空穴浓度，
p p g p 106 1022 1016 cm3s1
光照下，半导体的电导率，
0
1 pq
rn rp Nt rp rn
1 Nt rp
1 Nt rn
p
n
10. Nt 1016 cm3
解：根据PP158给出数据，
在N型硅中，金的受主能级起作用，金负离子对空穴的俘获系数，
微电子器件基础第六章习题解答课件
垒 区
电 子 扩
N 中
散性
区区
反向小注入下，P区接电源负极，N区接电源正 极，势垒区电场强度增加，空间电荷增加，势垒 区边界向中性区推进。
势垒区与N区交界处空穴被势垒区强电场驱向P 区，漂移通过势垒区后，与P区中漂移过来的空 穴复合。中性N区平衡空穴浓度与势垒区与N区 交界处空穴浓度形成浓度梯度，不断补充被抽取 的空穴，对PN结反向电流有贡献。
注入空穴在N区与势垒区交界处堆积，浓 度比N区平衡电子浓度高，形成浓度梯度， 产生流向中性N区的空穴扩散流，扩散过 程中不断与中性N区漂移过来的电子复合， 经过若干扩散长度后，全部复合。
3、 解、
VR
P
N
IR
n p0 np
pn0
pn
xp 0 x n
x
JR(JpJn)
Jp
Jn
P空
中穴 势
性 区
扩 散 区
k0T q
2 i
np
2
npp1Ln
1
nLp
kq0Tnpi212
n p
1
pLn
1
nLp
kq0Tbb1i22
5、 解、 硅突变PN结，
n 5 c ,p m 1 1 6 s ;0 p 0 . 1 c ,n m 5 1 6 s 0
N区、P区多子浓度， nn0nq 1n51.611 0 1913 59.0 31104 cm 3 pp0pq 1p0.11.61 1 0 19501 0.31107 cm 3
正向小注入下，忽略势垒区复合和表面复合，空穴电流密度等于势垒区 与空穴扩散区交界处的空穴扩散电流密度，电子电流密度等于势垒区与电 子扩散区交界处电子扩散电流密度，
Jp qDp ddpn xx xxn qDp pLnp0ekq0TV1 Jn qD n ddnp xx xxp qD n nLpn0ekq0TV1
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:1KW8.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111.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，功率增益降为四分之一。
参考答案:正确13.特征频率【图片】代表的是共发射极接法的晶体管有电流放大能力的频率极限，而最高振荡频率【图片】则代表晶体管有功率放大能力的频率极限。
参考答案:正确14.模拟电路中的晶体管主要工作在（）区。
参考答案:放大15.共发射极电路中，基极电流IB是输入电流，集电极电流IC是输出电流。
电子科技大学微电子器件 (习题解答)
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 ),
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。
WB
dWB dVCE
0 NBdx
IC VA
WB
VA 0 NBdx
N
B
(WB
)
dWB dVCE
对均匀基区，VA
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
2DB n
,
将n
106 s 及 WB 、DB
之值代入，得： 0.9987。
7、
b
WB2 2DB
2
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），
微电子器件 简答题 答案更正
微电子器件
期末考试复习题答案更正及补充
（简答题部分）
主？
答：当 V 比较小时，以 J r 为主； 当 V 比较大时，以 J d 为主。
E G 越大，则过渡电压值就越高。
补：7 、 什么是小注入条件？什么是大注入条件？写出小注入条件和大注入条件下的结定律，并讨论两种情况下中性区边界上载流子浓度随外加电压的变化规律。
大注入，就是注入到半导体中的非平衡少数载流子浓度接近或者超过原来的平衡多数载流子浓度时的一种情况。
改：14、提高基区掺杂浓度会对晶体管的各种特性，如 γ、α、β、
TE C 、EBO BV 、pt V 、A V 、bb r '等
产生什么影响？
改：16、①双极晶体管的理想的共发射极输出特性曲线图，并在图中标出饱和区与放大区的分界线，
②厄尔利效应③击穿现象的共发射极输出特性曲线图。
【重点题】
某突变结的雪崩击穿临界电场为 E C = 4.4 ×105 V/cm ，雪崩击穿电压为 220V ，试求发生击穿时
的耗尽区宽度 x dB 。
解：当 N A >> N D 时， J dn << J dp
降低
虚线代表 V BC = 0 ，或 V CE = V BE ，即放大区与饱和区的分界线。
在虚线右侧，V BC < 0 ，或 V CE >V BE ，为放大区；
在虚线左侧，V BC > 0 ，或 V CE < V BE ，为饱和区。
B dB
C 3B dB 5C 12
2222010cm 10μm 4.410V x E V x E -=⨯====⨯。
微电子器件 (附答案) (第三版)
kT ln ND= NA
q
ni2
=q 1.6 ×10−19 C,= εS 1.045×10−12 F cm ,
代入 | Emax |中，得：| Em= ax | 1.52 ×104 V cm
shanren
0.757 V,
8、(1)
N
I
P
−xi1 − xn −xi1 0 xi2
xi2 + xp
在 N型区，= dE1 dx
shanren
6、
ND2
ND1
由平衡时多子电流为零
Jn
=
qDn
dn dx
+
qµn nE
=
0
得： E =− Dn ⋅ 1 ⋅ dn =− kT ⋅ 1 ⋅ dn =− kT ⋅ d ln n
µn n dx
q n dx
q dx
∫ Vbi
= − ND1 Edx ND2
= kT ln n | q
ND1 ND2
− Emax
+
E
(
x)
= q N
εs
D
x
当 x = xn 时，E(x) = 0，因此
Emax
=
−q
εs
ND xn ，于是得：
E ( x=)
q
εs)
ND
(0 ≤ x ≤ xn )
shanren
（2-5a）
3、
(1)
Vbi
= kT ln N q
A ND ni2
= 0.026× ln
5 ×1032 2.25 ×1020
2
=
3.40×10−5 cm
shanren
4、
《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”。
5、简述正偏PN结的电流中少⼦与多⼦的转换过程。
答案：N型区中的电⼦,在外加电压的作⽤下,向边界Xn漂移,越过空间电荷区,在边界Xp形成⾮平衡少⼦分布,注⼊到P区的少⼦,然后向体内扩散形成电⼦扩散电流,在扩散过程中电⼦与对⾯漂移过来的空⽳不断复合,结果电⼦扩散电流不断转为空⽳漂移电流.空⽳从P区向N区运动也类同.6、太阳电池和光电⼆极管的主要异同点有哪些？答案：相同点：都是应⽤光⽣伏打效应⼯作的器件。
《微电子器件》题集
《微电子器件》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种材料常用于制造微电子器件中的晶体管？A. 硅（Si）B. 铜（Cu）C. 铝（Al）D. 铁（Fe）2.在CMOS逻辑电路中，哪种类型的逻辑门在输入为高电平时导通？A. NAND门B. NOR门C. AND门D. OR门3.以下哪个参数描述的是二极管的电流放大能力？A. 击穿电压B. 反向电流C. 电流放大系数D. 截止频率4.在集成电路制造中，哪种工艺步骤用于定义晶体管和其他元件的几何形状？A. 氧化B. 扩散C. 光刻D. 金属化5.MOSFET器件中，栅极电压对沟道电流的控制是通过什么机制实现的？A. 欧姆定律B. 量子隧穿效应C. 电场效应D. 热电子发射6.下列哪项技术用于减小集成电路中的寄生电容和电阻？A. SOI技术B. BICMOS技术C. CMOS技术D. TTL技术7.在半导体存储器中，DRAM与SRAM相比，主要缺点是什么？A. 成本高B. 速度慢C. 需要定期刷新D. 功耗高8.下列哪种类型的二极管常用于微波电子器件中？A. 肖特基二极管B. 光电二极管C. 变容二极管D. 整流二极管9.集成电路的特征尺寸越小，通常意味着什么？A. 集成度越低B. 性能越差C. 功耗越高D. 制造成本越高10.在半导体工艺中，哪种掺杂技术用于形成P-N结？A. 离子注入B. 扩散C. 外延生长D. 氧化二、填空题（每空2分，共20分）1.在CMOS逻辑电路中，当输入信号为低电平时，PMOS晶体管处于______状态，而NMOS晶体管处于______状态。
2.二极管的正向电压超过一定值时，电流会急剧增加，这个电压值称为二极管的______电压。
3.在集成电路制造中，______步骤用于形成晶体管的栅极、源极和漏极。
4.MOSFET器件的沟道长度减小会导致______效应增强，从而影响器件的性能。
5.DRAM存储单元由一个晶体管和一个______组成。
微电子器件基础知识单选题100道及答案解析
微电子器件基础知识单选题100道及答案解析1. 微电子器件的核心是（）A. 晶体管B. 电容器C. 电阻器D. 电感器答案：A解析：晶体管是微电子器件的核心。
2. 以下哪种材料常用于半导体制造？（）A. 铜B. 硅C. 铝D. 银答案：B解析：硅是常用于半导体制造的材料。
3. 半导体中的载流子主要包括（）A. 电子和质子B. 电子和空穴C. 正离子和负离子D. 中子和电子答案：B解析：半导体中的载流子主要是电子和空穴。
4. PN 结的主要特性是（）A. 单向导电性B. 双向导电性C. 电阻不变性D. 电容不变性答案：A解析：PN 结的主要特性是单向导电性。
5. 场效应管是（）控制型器件。
A. 电流B. 电压C. 电阻D. 电容答案：B解析：场效应管是电压控制型器件。
6. 双极型晶体管是（）控制型器件。
A. 电流B. 电压C. 电阻D. 电容答案：A解析：双极型晶体管是电流控制型器件。
7. 集成电路的集成度主要取决于（）A. 芯片面积B. 晶体管数量C. 制造工艺D. 封装技术答案：B解析：集成电路的集成度主要取决于晶体管数量。
8. 以下哪种工艺常用于芯片制造？（）A. 蚀刻B. 锻造C. 铸造D. 车削答案：A解析：蚀刻工艺常用于芯片制造。
9. 微电子器件的性能参数不包括（）A. 电流放大倍数B. 输入电阻C. 输出电阻D. 重量答案：D解析：重量不是微电子器件的性能参数。
10. 增强型MOS 管的阈值电压（）A. 大于0B. 小于0C. 等于0D. 不确定答案：A解析：增强型MOS 管的阈值电压大于0 。
11. 耗尽型MOS 管的阈值电压（）A. 大于0B. 小于0C. 等于0D. 不确定答案：B解析：耗尽型MOS 管的阈值电压小于0 。
12. 半导体中的施主杂质提供（）A. 电子B. 空穴C. 质子D. 中子答案：A解析：半导体中的施主杂质提供电子。
13. 半导体中的受主杂质提供（）A. 电子B. 空穴C. 质子D. 中子答案：B解析：半导体中的受主杂质提供空穴。
微电子器件模拟题（一）参考答案
模拟题（一）参考答案一、填空题1.麦克斯韦方程组是描述电磁现象的普遍规律的基本方程，其中泊松方程表明，空间任意点的电位移矢量的散度正比于该点的（电荷密度）。
2.在对PN 结的平衡状态进行研究时，采用了耗尽近似与中性近似。
耗尽近似假设空间电荷区内的（自由载流子）已完全扩散掉，（电离杂质）构成空间电荷区内电荷的唯一来源。
而在有些情况下，耗尽近似不再适用，当一个NPN -N +结构的晶体管的集电极电流很大时，由于耗尽近似不再适用，将发生（基区扩展）效应。
3.一个P +N 结，当N D 增大时，内建电势将（增大），势垒区宽度将（增大），雪崩击穿电压将（减小），扩散电容将（减小）。
4.正向电压下，PN 结中存在着三种电流，分别是（电子扩散电流）、（空穴扩散电流）、（势垒区复合电流）。
电压较大时，以（扩散电流）为主；电流较小时，以（复合电流）为主。
5.所谓大注入条件，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。
PN 结在发生大注入时，会形成内建电场，若某PN +结发生了大注入，形成的内建电场方向是（由P 型区指向N 型区）。
6.引起PN 结反向击穿的机理主要有（雪崩倍增）、（隧道效应）和（热击穿），其中崩击穿电压和温度（正相关）。
7.双极结型晶体管在集成电路中有着广泛的运用，模拟电路中的晶体管主要工作在（放大）区，此时发射结（正偏），集电结（反偏）。
8.电流放大系数是双极型晶体管的重要直流参数之一，其中共基极直流短路电流放大系数α是发射结（正偏）、集电结（零偏）时，（集电极）电流与（发射极）电流之比。
为了提高α，可以（减小）基区宽度，（增大）发射区掺杂浓度。
9.BJT 的反向特性中，共基极集电结雪崩击穿电压CBO BV 是指发射极（开路）时，使（∞→'CBO I 或集电结电流趋于无穷）的（集电结）反向电压。
一般情况下，CBO BV （>）共发射极集电结雪崩击穿电压CEO BV 。
《微电子器件》大学题集
《微电子器件》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.微电子技术的核心是基于哪种材料的半导体器件？（）A. 硅（Si）B. 锗（Ge）C. 砷化镓（GaAs）D. 氮化硅（Si₃N₃）2.在CMOS集成电路中，NMOS和PMOS晶体管的主要作用是？（）A. 分别实现逻辑“1”和逻辑“0”的输出B. 作为开关控制电流的通断C. 用于构成存储单元D. 提供稳定的电压基准3.下列哪项不是PN结二极管的主要特性？（）A. 单向导电性B. 击穿电压高C. 温度稳定性好D. 具有放大功能4.在MOSFET中，栅极电压对沟道电流的控制是通过什么机制实现的？（）A. 改变沟道宽度B. 改变耗尽层宽度C. 改变载流子浓度D. 改变源漏间电阻5.双极型晶体管（BJT）在放大区工作时，集电极电流与基极电流的比值称为？（）A. 放大倍数B. 电流增益C. 电压增益D. 功耗比6.下列哪种材料常用于制作微电子器件中的绝缘层？（）A. 二氧化硅（SiO₃）B. 氧化铝（Al₃O₃）C. 氮化硼（BN）D. 碳化硅（SiC）7.在集成电路制造过程中，光刻技术的关键步骤是？（）A. 涂胶B. 曝光C. 显影D. 以上都是8.下列哪项技术用于提高集成电路的集成度？（）A. 减小特征尺寸B. 增加芯片面积C. 使用更厚的衬底D. 降低工作温度9.微电子器件中的金属-氧化物-半导体 （MOS）结构，其氧化物层的主要作用是？（）A. 提供导电通道B. 隔绝栅极与沟道C. 存储电荷D. 增强电场效应10.在CMOS逻辑电路中，静态功耗主要由什么因素决定？（）A. 漏电流B. 开关频率C. 逻辑门数量D. 电源电压与漏电流的共同作用二、填空题（每题2分，共20分）1.微电子器件的基本单元是_______，它通过控制_______来实现对电流的调控。
2.在PN结正向偏置时，_______区的多数载流子向_______区扩散，形成正向电流。
3.MOSFET的阈值电压是指使沟道开始形成_______的最小栅极电压。
半导体微电子器件考试习题课与答案
势垒高度
ni2
复习-PN结
PN结总电流(肖克莱方程)
Dn np0 Dp pn0 kqV T J = q + e 0 1 L Lp n
肖克莱方程是在理想PN结条件下导出的, 它只是揭示了PN结导电性质的基本原理. 但实际的PN结与它有差异,主要是因为没 有考虑以下效应(1)表面效应(2)势垒 区中的载流子产生和复合(3)大注入效应 (4)串联电阻效应
复习-PN结
所产生的电势差称为自建电势差,其作用是 对载流子的扩散运动形成势垒,使载流子通 过结的净流动为零,达到平衡.这个势垒的 存在使整个结构在结区形成能带弯曲,其弯 曲高度称为势垒高度,它恰恰补偿了原来两 边半导体中费米能级的高度差,使两边达到 等高的同意费米能级. N NA
N P qVD = EF EF = k0T ln D
第十章作业
10.1均匀掺杂的n++p+n型双极晶体管, 处于热平衡状态.(a)画出其能带图, a (b)画出器件中的电场,(c)晶体管 处于正向有源区时,重复(a)和(b).
第十章作业
10.5(a)一个双极晶体管工作于正向 有源区,基极电流iB=6.0A,集电极电 i =6.0A 流iC=6.0A.计算β,α和iE.对于 iB=50A,iC=2.65mA,重复(a).
1,讨论影响共射极电流增益பைடு நூலகம்的因素
β≈
1 NB DE x B 1 x B J r 0 eVBE + + exp NE DB x E 2 LB J s 0 2kT
2
出现在P278表10.3 其中NB,NE为基极,发射极掺杂浓度DB, DE为基极,发射极少子扩散系数,xB,xE 为中性基极,发射极宽度,LB为基区少子扩 散长度,Jr0,Js0为零偏复合电流和饱和电 流密度
哈工大微电子器件作业参考答案
1
( 1 1 ) 298 318
318 3 1.3810 23 ( ) e 298 1.215 e1.921 1 7.294
0.7851.61019
1
故，温度为 45℃时该锗结漏电流为 82.94A
10、Ge: R
V 5V 5.495k I R 2 910A V 5V 165.75M I G 2 30.166nA
1
1
1 1 2.716 10 6 Hz 3 12 LCT 2 10 67.8 10
5
1 1 3.632 10 6 Hz 3 12 LCT 2 10 37.9 10
第二章
2.解：① I ES I CS Aq ② D pb pb
' □b
b 4.5( cm) 1 ，
R□b 1
b ( x jc x je )
1 3.7 103 /□ 4 4.5 (1.5 0.9) 10
1 1 0.99865 R□e 5 1 1 3.7 10 3 R□b
11.解：对于线性基区
1
9 2
2 1015 1018 ln 4.605 1019 cm 4 2N0 N S 3 10 4 1015 ln 按线性缓变结近似： a xj N 0 2 1015 1018 ln 15 1.38155 1019 cm 4 4 10 10 10
1 1
VD
1019 1015 kT N A N D 0 . 026 ln 0.819(V ) ln = q ni2 (1.45 1010 ) 2
1
1.6 10 19 11.8 8.85 10 14 1015 2 ] 67.8 pF VR=1V 时， CT 0.01[ 2(0.819 1) 1.6 10 19 11.8 8.85 10 14 1015 2 ] 37.9 pF VR=5V 时， CT 0.01[ 2(0.819 5)
微电子器件原理习题讲解2
τb基区输 运时间 τeBE结 充电时间
τd集电结 耗尽区渡 越时间 τC集电 结充电 时间
很多同学分母为2Vs（参
考半导体物理与器件P29910.95式）
影响晶体管频率的主要 是基区输运时间
13.3一个P沟道的硅JFET在300K时有如下掺杂 浓度Nd=5×1018cm-3，Na=3×1016cm-3 。沟道 厚度为a=0.5um。 （a）估算内建夹断电压Vp0和夹断电压Vp。 （b）计算VGS=1V，VDS等于以下值时最小未耗 尽沟道厚度a-h：（i）VDS=0,（ii）VDS=2.5V，（iii）VDS=-5V
1、考虑一个理想的n沟MOSFET，参数为 L=1.25μ m，μ n=650cm2/vs，Cox=6.9×108F/cm2，Vt=0.05v，设计一沟道宽度使之满 足Vgs=5v时，Id（sat）=4mA。
2、考虑一个n沟MOSFET，W=15μ m，L=2μ m， Cox=6.9×10-8F/cm2，假设非饱和区漏电流 在Vds=0.10v固定不变时，Vgs=1.5v时， Id=35μ A；Vgs=2.5v时，Id=75μ A（1）确 定反型层载流子的迁移率（2）求阈值电压
②、垂直功率MOSFET——VVMOS 优点：占面积小，克服了LDMOS利用率低 的缺点；电流垂直流向，减少了表面态带 来的影响；可以使用外延生长。缺点：刻 蚀易沾污；由于尖端电场大，容易击穿； 不利于集成；沟道电阻大，刻蚀工艺难度 大，难以控制。
③、垂直漏U-MOSFET——UVMOS 优点：克服了V-MOS的尖端易击穿的缺点；电流在 体内流动容易控制；电流容量大，可以使用外延 生长。缺点：占面积大，不利于集成；沟道电阻 大。
1、Two discrete MOSFET are interconnected in the manner shown here to create an inverting amplifier.The two devices are identical in every respect in the lateral dimension W and L. a.Draw an out-plane diagram and apply the principles of loadline-diagram construction to it so that the interaction of the device can be visualized. b.Demonstrate that the given circuit constitutes a linear amplifier by deriving an equation for ites small-signal voltage gain,Av=dVout/dVin. c.Explain graphically the linearity of this amplifier circuit by means of the loading diagram constructed above.
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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
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
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
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
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
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,
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
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
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,
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，
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
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
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
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
)
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
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 ,
2
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