微电子学概论复习题
微电子学概论复习题及答案(详细版)
微电子学概论复习题及答案（详细版）第一章绪论1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。
2．集成电路分类情况如何？双极型PMOSMOS型单片集成电NMOS路CMOS按结构分类BiMOSBiMOS型BiCMOS厚膜混合集成电路混合集成电路薄膜混合集成电路SSIMSI集成电路LSI按规模分类VLSIULSIGSI组合逻辑电路数字电路时序逻辑电路线性电路按功能分类模拟电路非线性电路数字模拟混合电路按应用领域分类第二章集成电路设计1．层次化、结构化设计概念，集成电路设计域和设计层次分层分级设计和模块化设计．将一个复杂的集成电路系统的设计问题分解为复杂性较低的设计级别，这个级别可以再分解到复杂性更低的设计级别；这样的分解一直继续到使最终的设计级别的复杂性足够低，也就是说，能相当容易地由这一级设计出的单元逐级组织起复杂的系统。
从层次和域表示分层分级设计思想域：行为域：集成电路的功能结构域：集成电路的逻辑和电路组成物理域：集成电路掩膜版的几何特性和物理特性的具体实现层次：系统级、算法级、寄存器传输级(也称RTL级)、逻辑级与电路级2．什么是集成电路设计？根据电路功能和性能的要求，在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局优化，设计出满足要求的集成电路。
3．集成电路设计流程，三个设计步骤系统功能设计逻辑和电路设计版图设计4．模拟电路和数字电路设计各自的特点和流程A.数字电路：RTL级描述逻辑综合(Synopy,Ambit)逻辑网表逻辑模拟与验证，时序分析和优化难以综合的：人工设计后进行原理图输入，再进行逻辑模拟电路实现(包括满足电路性能要求的电路结构和元件参数)：调用单元库完成；没有单元库支持：对各单元进行电路设计，通过电路模拟与分析，预测电路的直流、交流、瞬态等特性，之后再根据模拟结果反复修改器件参数，直到获得满意的结果。
由此可形成用户自己的单元库；单元库：一组单元电路的集合；经过优化设计、并通过设计规则检查和反复工艺验证，能正确反映所需的逻辑和电路功能以及性能，适合于工艺制备，可达到最大的成品率。
微电子学概论复习题及答案(详细版).
双极逻辑门电路类型（几种主要的）：
电阻耦合型---电阻-晶体管逻辑 (RTL)：
二极管耦合----二极管-晶体管逻辑 (DTL)
晶体管耦合----晶体管-晶体管逻辑 (TTL)
合并晶体管----集成注入逻辑 (I2L)
6.双极晶体管工作原理，基本结构，直流特性（课件）
工作原理： 基本结构：由两个相距很近的 PN 结组成 直流特性: 1. 共发射极的直流特性曲线
2 . 共基极的直流特性曲线
7.MOS 晶体管基本结构、工作原理、I-V 方程、三个工作区的特性（课件）
基本结构：属于四端器件，有四个电极。由于结构对称，在不加偏压时，无法区分器件的源 和漏。源漏之间加偏压后，电位低的一端称为源，电位高的一端称为漏。 工作原理： 施加正电荷作用使半导体表面的空穴被排走，少子（电子）被吸引过来。继续增大正电压， 负空间电荷区加宽，同时被吸引到表面的电子也增加。形成耗尽层。电压超过一定值 Vt，吸 引到表面的电子浓度迅速增大，在表面形成一个电子导电层，反型层。 I-V 方程： 电流-电压表达式： 线性区：Isd=βp (|Vgs|-|Vtp|-|Vds|/2) |Vds| 饱和区：Isd=(βp/2)(|Vgs|-|Vtp|)² 三个工作区的特性： 线性区(Linear region) ：
综上所述：
Vi<Vg-Vt 时，MOS 管无损地传输信号； Vi≥Vg-Vt 时，Vo=Vg-Vt 信号传输有损失，称为阈值损失，对于高电平’1’， NMOS 开关输出端损失一个 Vt；
为了解决 NMOS 管在传输’1’电平、PMOS 在传输’0’电平时的信号损失，通 常采用 CMOS 传输门作为开关使用。它是由一个 N 管和一个 P 管构成。工作时，NMOS 管的衬底接地，PMOS 管的衬底接电源，且 NMOS 管栅压 Vgn 与 PMOS 管的栅压 Vgp 极性相反。
微电子学概论
第一章绪论1.1946年第一台计算机：ENIAC2.1947年12月23日第一个晶体管:巴丁、肖克莱、布拉顿3.集成电路：通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能4.达默第一个提出集成电路的设想，1958年德克萨斯仪器公司基尔比研制除了第一块集成电路5.集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小倍，这就是摩尔定律6.集成电路按器件结构类型分类：a)双极集成电路：主要由双极晶体管构成a)NPN型双极集成电路b)PNP型双极集成电路b)金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路：主要由MOS晶体管(单极晶体管)构成1.NMOS2.PMOS3.CMOS(互补MOS)c)双极-MOS(BiMOS)集成电路：同时包括双极和MOS晶体管的集成电路为BiMOS集成电路，综合了双极和MOS器件两者的优点，但制作工艺复杂7.按结构形式的分类：单片集成电路：a)它是指电路中所有的元器件都制作在同一块半导体基片上的集成电路b)在半导体集成电路中最常用的半导体材料是硅，除此之外还有GaAs等混合集成电路：c)厚膜集成电路d)薄膜集成电路8.按电路功能分类：↗数字集成电路(Digital IC)：它是指处理数字信号的集成电路，即采用二进制方式进行数字计算和逻辑函数运算的一类集成电路↗模拟集成电路(Analog IC)：它是指处理模拟信号(连续变化的信号)的集成电路✍线性集成电路：又叫做放大集成电路，如运算放大器、电压比较器、跟随器等✍非线性集成电路：如振荡器、定时器等电路↗数模混合集成电路(Digital - Analog IC) ：例如数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器等第三章第四章1.集成电路的集成度，功耗延迟积，特征尺寸是描述集成电路性能的几个重要指标2.特征尺寸：指集成电路中半导体器件的最小尺度3.图形转换：光刻：光刻三要素：光刻胶、掩膜版和光刻机；4.光刻胶：光刻胶又叫光致抗蚀剂，它是由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体光刻胶受到特定波长光线的作用后，导致其化学结构发生变化，使光刻胶在某种特定溶液中的溶解特性改变5.正胶：曝光后可溶；负胶：曝光后不可溶；6.几种常见的光刻方法：接触式光刻，接近式曝光，投影式曝光，i.超细线条光刻技术b)甚远紫外线(EUV)c)电子束光刻d)X射线e)离子束光刻7.化学汽相淀积(CVD)：通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层薄膜材料的过程CVD技术特点：a)具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适用范围广、设备简单等一系列优点b)CVD方法几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜，例如掺杂或不掺杂的SiO、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼)等2单晶硅的化学汽相淀积(外延)：一般地，将在单晶衬底上生长单晶材料的工艺叫做外延，生长有外延层的晶体片叫做外延片 二氧化硅的化学汽相淀积：可以作为金属化时的介质层，而且还可以作为离子注入或扩散的掩蔽膜，甚至还可以将掺磷、硼或砷的氧化物用作扩散源c)低温CVD氧化层：低于500℃d)中等温度淀积：500～800℃e)高温淀积：900℃左右多晶硅的化学汽相淀积：利用多晶硅替代金属铝作为MOS器件的栅极是MOS集成电路技术的重大突破之一，它比利用金属铝作为栅极的MOS器件性能得到很大提高，而且采用多晶硅栅技术可以实现源漏区自对准离子注入，使MOS集成电路的集成度得到很大提高。
大学福州大学微电子学概论
填空题1、目前集成电路的最主要材料是硅、锗硅、砷化镓、碳化硅、（磷化铟）。
2、模拟集成电路一般可以分为线性电路和非线性集成电路。
3、集成电路的集成度、集成电路的功耗延迟积、特征尺寸是描述集成电路性能的主要方面。
4、根据集成电路中有源器件的机构类型和工艺技术可以将集成电路分为三类，它们分别为双极集成电路、金属-氧化物-半导体（MOS）集成电路和双极-MOS 混合型即BiMOS 集成电路。
5、光电子器件是光子和电子共同起作用的半导体器件，主要包括三大类：1）将电能转换成光能的半导体电致发光器件；2）以电学方法检测光信号的光电探测器；3）利用半导体内光电效应将光能转换为电能的太阳能电池。
6、可测性设计是指在尽可能少地增加附加引线脚和附加电路，并使芯片性能损失最小的情况下，满足电路可控制性和可观察性的要求。
7、集成电路设计的最终输出是掩模版图，通过制版和工艺流片可以得到所需的集成电路。
8、数字集成电路设计的基本过程功能设计、逻辑和电路设计、版图设计。
9、太阳能电池的工作机理是光生伏特效应，即吸收光辐射而产生电动势。
10、目前集成电路设计中常用的几种主要设计方法包括全定制设计方法、定制设计方法、半定制设计方法、可编程逻辑电路设计方法（包括可编程逻辑器件和现场可编程门阵列方法）。
名词解释1、Wafer晶元。
是生产集成电路所用的载体，多指从拉伸长出的高纯度硅元素晶柱上切下的圆形薄片。
2、IC集成电路。
英文integrated circuit 的缩写。
同时也是半导体元件产品的统称，包括集成电路板、二极管、三极管、特殊电子元件等。
3、Moore Law摩尔定律。
由Intel 公司的创始人之一-高登·摩尔（Gordon E·Moore）在1965 年提出的集成电路产业发展规律预言：集成电路的集成度每3 年增长4 倍，特征尺寸每3 年缩小错误!未找到引用源。
倍。
自该定律发表以来，集成电路产业基本上是按照其预言的速度持续发展的。
《微电子学概论》--B03
描述半导体中静电势的变化规律 静电势由本征费米 能级Ei的变化决定
Ei q
能带向下弯， 静电势增加
方程的形式1
x,t s 0
2
特例： 均匀Si中， 无外加偏 压时， 方程R
s 0
x dx
s
电荷 密度 (x)
可动的 －载流子（n,p)
固定的 －电离的施主、受主
qN
D
N
A
pn
电流连续方程
可动载流 子的守恒
电子：
n 1 jn G R t q
热平衡时：
产生率＝复合率
np=ni2
空穴
p 1 j p G R t q
原子结合形式：共价键
形成的晶体结构： 构 成 一 个正四
面体， 具 有 金 刚 石 晶 体 结 构
北京大学 微电子学研究所
半导体的结合和晶体结构
金刚石结构
半导体有元素半导体，如：Si、Ge 化合物半导体，如：GaAs、InP、ZnS
北京大学 微电子学研究所
2. 半导体中的载流子：能够导电的自由粒子
dn qDn dx
dp qD p dx
爱因斯坦关系:
kT D q
北京大学 微电子学研究所
过剩载流子的扩散和复合
过剩载流子的扩散过程
扩散长度Ln和Lp: L=(D)1/2 过剩载流子的复合机制： 直接复合、间接复合、 表面复合、俄歇复合
北京大学 微电子学研究所
描述半导体器件工作的基本方程
n
p
kT n ln q ni
kT p ln q ni
波耳兹曼关系
微电子技术概论期末试题
《微电子技术概论》期末复习题试卷结构：填空题40分，40个空，每空1分，选择题30分，15道题，每题2分，问答题30分，5道题，每题6分填空题1.微电子学是以实现电路和系统的集成为目的的。
2.微电子学中实现的电路和系统又称为集成电路和集成系统，是微小化的。
3.集成电路封装的类型非常多样化。
按管壳的材料可以分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。
4.材料按其导电性能的差异可以分为三类：导体、半导体和绝缘体。
5. 迁移率是载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度。
6.PN 结的最基本性质之一就是其具有单向导电性。
7.根据不同的击穿机理，PN 结击穿主要分为雪崩击穿和隧道击穿这两种电击穿。
8.隧道击穿主要取决于空间电荷区中的最大电场。
9. PN结电容效应是PN结的一个基本特性。
10.PN结总的电容应该包括势垒电容和扩散电容之和。
11.在正常使用条件下，晶体管的发射结加正向小电压，称为正向偏置，集电结加反向大电压，称为反向偏置。
12.晶体管的直流特性曲线是指晶体管的输入和输出电流-电压关系曲线，13.晶体管的直流特性曲线可以分为三个区域：放大区，饱和区，截止区。
14.晶体管在满足一定条件时，它可以工作在放大、饱和、截止三个区域中。
15.双极型晶体管可以作为放大晶体管，也可以作为开关来使用，在电路中得到了大量的应用。
16. 一般情况下开关管的工作电压为 5V ，放大管的工作电压为 20V 。
17. 在N 型半导体中电子是多子，空穴是少子；18. 在P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
19. 所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。
20. 收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号是模拟信号。
21. 所谓数字信号，指在时间上和幅度上离散取值的信号。
22. 计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。
23. 半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、二极管、晶体管等元器件并具有某种电路功能的集成电路。
微电子学考试题库及答案
微电子学考试题库及答案1、PN结电容可分为过渡区电容和扩散电容两种，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VT产生影响，具体地，对于短沟道器件对VT 的影响为下降，对于窄沟道器件对VT的影响为上升。
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。
8、热平衡时突变PN结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相应的I-V特性曲线。
答案：见最后附件9、PN结电击穿的产生机构两种；（答案：雪崩击穿、隧道击穿或齐纳击穿。
）10、双极型晶体管中重掺杂发射区目的；（答案：发射区重掺杂会导致禁带变窄及俄歇复合，这将影响电流传输，目的为提高发射效率，以获取高的电流增益。
）11、晶体管特征频率定义；（答案：随着工作频率f的上升，晶体管共射极电流放大系数下降为时所对应的频率，称作特征频率。
）12、P沟道耗尽型MOSFET阈值电压符号；（答案：）13、MOS管饱和区漏极电流不饱和原因；（答案：沟道长度调制效应和漏沟静电反馈效应。
）15、MOSFET短沟道效应种类；（答案：短窄沟道效应、迁移率调制效应、漏场感应势垒下降效应。
）16、扩散电容与过渡区电容区别。
（答案：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、截止频率fT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。
微电子学考试题库及答案
解：由
VFB
1 1 C0 d
d 0
x
(
x)dx
和
Q0t
1 d
d
0 x0t (x)dx
得到
VFB
Qot CO
d 1 ox d
2106
0 xot (x)dx
1.6 1019 3.9 8.85 10 14
1 2
10 18
(2 10 6 )2
1 3
5 10 23
(2 10 6 )3 V
2、热平衡时突变 PN 结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相应的 I-V 特性曲线。（上题中已经回答，此处略）
1．纯净半导体 Si 中掺 V 族元素的杂质，当杂质电离时释放 电子 。这种杂质称 施主 杂
质；相应的半导体称 N 型半导体。
2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做 扩散 运动；在半导体存在外加 电压情况下，载流子将做 漂移 运动。
4、内建电场；
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，N 区的电子会扩散到 P 区， P 区的空穴会扩散到 N 区，而在 N 区的施主正离子中心固定不动，出现净的正电荷，同样 P 区的受主负离子中心也固定不动，出现净的负电荷，于是就会产生空间电荷区。在空间电荷 区内，电子和空穴又会发生漂移运动，它的方向正好与各自扩散运动的方向相反，在无外界 干扰的情况下，最后将达到动态平衡，至此形成内建电场，方向由 N 区指向 P 区。
3．nopo=ni2 标志着半导体处于 平衡 状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积 nopo 改变否？ 不变 ；当温度变化时，nopo 改变否？ 改变 。
4．非平衡载流子通过 复合效应 而消失， 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ，
安徽大学2014王敏微电子学概论作业全版(附答案)
• 饱和区：发射结正偏，集电结正偏, IC UCC R C ；
• 截止区：发射结反偏，集电结反偏， IC 0 。
13
安徽大学物理与材料科学学院
微电子学概论
8.讨论PMOS晶体管的工作原理 1. 2. PMOS指P沟道MOSFET，衬底为n型，源漏分别为P+掺 杂； 增强型PMOS：VG=0时，即使在源漏之间加一定的电压， 也没有明显的电流流过，只有少量的pn结反向电流；
3.
当在栅上加有一定的负电压VG <0，
并︱VG︱≥VT时，可形成空穴导电 沟道，电流方向由源端流向漏端。
14
安徽大学物理与材料科学学院
微电子学概论
9.说明什么是反型层及形成反型层的条件
1.
由于外加电场的作用，半导体中多数载流子被排斥到远离 表面的体内，而少数载流子则被吸引到表面。少子在表面 附近聚集而成为表面附近区域的多子，在表面构成了一个 沟道，称为反型层。 形成反型层的条件： ① 当VS＝VF，弱反型； ② 当VS＝2VF ，强反型。
6
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微电子学概论
2.
空间电荷区是由电子、空穴还是由施主离子、受主离子构 成的？空间电荷区又称为耗尽区，为什么？
空间电荷区主要由施主离子、受主离子构成的。 在空间电荷区内，绝大部分区域内的载流子浓度远小于电离杂质 浓度。即在空间电荷区p型一侧（即负电荷区）的绝大部分区域， 空穴浓度和电子浓度远小于电离受主浓度，所以负电荷区负电荷 的浓度近似等于电离受主的浓度；同样在正电荷区正电荷的浓度 近似等于电离施主的浓度。这种情况就好像是电子和空穴被“耗 尽”了，因此也把空间电荷区称为耗尽区或耗尽层。
10. 利用互补型CMOS设计复合逻辑门：
微电子学概论
一、绪论1.与晶体管有关的半导体的三个物理效应：光电导效应、半导体光生伏特效应、半导体整流效应。
2.集成电路的分类1）按器件结构分类：双极、MOS、双极—MOS混合型（BiMOS）。
2）按集成电路规模分类：小规模、中规模、大规模、超大规模（Very large scale IC,即VLSI）、特大规模和巨大规模集成电路。
3）按结构形式分类：单片和混合。
4）按电路功能分类：数字、模拟、数模混合。
3. 微电子学的特点：是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路、子系统及系统的电子学分支。
（综合性强、发展迅速、渗透性极强）二、半导体物理和器件物理基础1. 金属、半导体、绝缘体的区别：半导体中存在着禁带，而金属中不存在；半导体和绝缘体的禁带宽度和电导率的温度特性不同。
2. 半导体的主要特点：1）纯净的半导体中，电导率随温度的上升指数增加；2）半导体中杂质的种类和数量决定着半导体的电导率，且掺杂时温度对其影响较弱；3）半导体中可以实现非均匀掺杂；4）光的辐照、高能电子的注入可影响半导体的电导率。
3．常见的半导体材料：Si Ge GaAs InSb GaP 等。
4. 半导体的掺杂：载流子包括电子和空穴，其中n型电子为多子、依靠电子导电，P型空穴为多子、依靠空穴导电。
5. 量子态：电子的稳恒运动，电子具有完全确定的能量。
量子跃迁：电子在一定条件下从一个能态跃迁到另一个能态的突变。
6. 浅能级：施主能级和受主能级分别距离导带和价带非常近，电离能很小。
深能级：其他许多杂质的能级离导带和价带较远。
7. pn结的性质：单向导电性；载流子的运动形式：漂移、扩散、产生、复合。
8. MOS场效应晶体管(Mental Oxide Simiconductor Field EffectTransistor)导电机制：反型层的形成——阈值电压。
MIS: Mental Insulator Simiconductor 金属—绝缘层—半导体加压可产生感生电荷。
微电子技术概论期末试题
《微电子技术概论》期末复习题试卷结构：填空题40分，40个空，每空1分，选择题30分，15道题，每题2分，问答题30分，5道题，每题6分填空题1.微电子学是以实现电路和系统的集成为目的的。
2.微电子学中实现的电路和系统又称为集成电路和集成系统，是微小化的。
3.集成电路封装的类型非常多样化。
按管壳的材料可以分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。
4.材料按其导电性能的差异可以分为三类：导体、半导体和绝缘体。
5.迁移率是载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度。
6.PN结的最基本性质之一就是其具有单向导电性。
7.根据不同的击穿机理，PN结击穿主要分为雪崩击穿和隧道击穿这两种电击穿。
8.隧道击穿主要取决于空间电荷区中的最大电场。
9. PN结电容效应是PN结的一个基本特性。
10.PN结总的电容应该包括势垒电容和扩散电容之和。
11.在正常使用条件下，晶体管的发射结加正向小电压，称为正向偏置，集电结加反向大电压，称为反向偏置。
12.晶体管的直流特性曲线是指晶体管的输入和输出电流-电压关系曲线，13.晶体管的直流特性曲线可以分为三个区域：放大区，饱和区，截止区。
14.晶体管在满足一定条件时，它可以工作在放大、饱和、截止三个区域中。
15.双极型晶体管可以作为放大晶体管，也可以作为开关来使用，在电路中得到了大量的应用。
16.一般情况下开关管的工作电压为 5V，放大管的工作电压为 20V。
17.在N型半导体中电子是多子，空穴是少子；18.在P型半导体中空穴是多子，电子是少子。
19.所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。
20.收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号是模拟信号。
21.所谓数字信号，指在时间上和幅度上离散取值的信号。
22.计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。
23.半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、二极管、晶体管等元器件并具有某种电路功能的集成电路。
电子与通信技术：微电子学考试题
电子与通信技术：微电子学考试题1、问答题解释PN节的单向导电性？正确答案：载流子漂移（电流）和扩散（电流）过程保持平衡（相等），形成自建场和自建势在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型一边接负极，电流（江南博哥）便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，甚至消失，电流可以顺利通过。
如果N型一边接外加电压的正极，P型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。
这就是PN结的单向导电性。
2、填空题根据不同的击穿机理，PN结击穿主要分为（）和隧道击穿这两种电击穿。
正确答案：雪崩击穿3、填空题集成电路的特征尺寸有时也称线宽，通常是指集成电路中半导体器件的（）。
正确答案：最小尺度4、判断题对于发光二极管，其内量子效率比外量子效率小。
正确答案：错5、填空题（）集成电路已成为集成电路的主流。
正确答案：CMOS6、判断题在集成电路制造工艺步骤中，光刻与刻蚀能把掩膜版上的图形转移到硅片上来。
正确答案：对7、判断题对于一个PN结，如果反偏电压降低，耗尽区宽度将减小。
正确答案：对8、判断题微机电系统的制造工艺与IC制造工艺是完全一样的。
正确答案：错9、填空题能量最高的是价电子所填充的能带，称为（）。
正确答案：价带10、问答题载流子的输运有哪些模式？对这些输运模式进行简单的描述。
正确答案：载流子的漂移运动：载流子在电场作用下的运动载流子的扩散运动：载流子在化学势作用下运动11、判断题同种半导体材料在相同温度下电子的迁移率比空穴的迁移率小。
正确答案：错12、问答题简单叙述微电子学对人类社会的作用？正确答案：可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
随着微电子的发展，器件的特征尺寸越来越小。
13、名词解释器件模拟正确答案：给定器件结构和掺杂分布，采用数值方法直接求解器件的基本方程，得到直流（DC.、交流（AC.、瞬态特性和某些电学参数））。
2012微电子概论复习
2010级封装
考试题型
1. 填空题（40分）。 2. 问答题（30分）。 3. 画图题（30分）。
考试内容
1.理
• 基本公式。 • 基本概念：载流子浓度和费米能级
PN结
1. PN结为何具有单向导电性？ 2. PN结空间电荷区如何建立和主要参数：
系数 的措施。。 4. 晶体管的开关特性。 5. 晶体管输入、输出特性。
MOS
1. MOS为什么具有开关特性。 2. 不同偏压下MOS半导体表面能带和载流子
变化情况。 3. MOS电容。 4. 重要参数：阈值电压，影响VT的因素。 5. MOS不同工作状态下沟道状况。 6. MOS转移和输出特性。
内建电场，空电区宽度。 3. 工作原理：正偏、反偏，电流转换机理。
理想PN结与实际PN结的区别。 4. PN结电容的物理意义。 5. 肖克莱方程。
双极晶体管
1. 为什么双极晶体管具有电流放大功能？ 2. 工作原理，均匀基区晶体管不同工作状态
下少子浓度如何分布。 3. γ、α、β的含义，提高晶体管的电流放大
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第一章 绪论1.画出集成电路设计与制造的主要流程框架。
2.集成电路分类情况如何？答：3.微电子学的特点是什么？答：微电子学：电子学的一门分支学科微电子学以实现电路和系统的集成为目的，故实用性极强。
微电子学中的空间尺度通常是以微米(μm, 1μm ＝10－6m)和纳米(nm, 1nm = 10-9m)为单位的。
微电子学是信息领域的重要基础学科微电子学是一门综合性很强的边缘学科涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧按应用领域分类数字模拟混合电路非线性电路线性电路模拟电路时序逻辑电路组合逻辑电路数字电路按功能分类GSI ULSI VLSI LSI MSI SSI 按规模分类薄膜混合集成电路厚膜混合集成电路混合集成电路BiCMOS BiMOS 型BiMOS CMOS NMOS PMOS 型MOS 双极型单片集成电路按结构分类集成电路机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等第二章半导体物理和器件物理基础1.什么是半导体？特点、常用半导体材料答：什么是半导体？金属：电导率106～104(W∙cm-1)，不含禁带；半导体：电导率104~10-10(W∙cm-1)，含禁带；绝缘体：电导率<10-10(W∙cm-1)，禁带较宽；半导体的特点：（1）电导率随温度上升而指数上升；（2）杂质的种类和数量决定其电导率；（3）可以实现非均匀掺杂；（4）光辐照、高能电子注入、电场和磁场等影响其电导率；半导体有元素半导体，如：Si、Ge（锗）化合物半导体，如：GaAs（砷化镓）、InP （磷化铟）、ZnS硅：地球上含量最丰富的元素之一，微电子产业用量最大、也是最重要的半导体材料。
硅(原子序数14)的物理化学性质主要由最外层四个电子（称为价电子）决定。
每个硅原子近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它们与两个原子核都有吸引作用，称为共价键。
化合物半导体：III族元素和V族构成的III-V族化合物，如，GaAs(砷化镓)，InSb(锑化铟)，GaP(磷化镓)，InP(磷化铟)等，广泛用于光电器件、半导体激光器和微波器件。
2.掺杂、施主/受主、P型/N型半导体（课件）3.能带、导带、价带、禁带（课件）4.半导体中的载流子、迁移率（课件）5.PN结，为什么会单向导电，正向特性、反向特性，PN结击穿有几种（课件）6.双极晶体管工作原理，基本结构，直流特性（课件）7.MOS晶体管基本结构、工作原理、I-V方程、三个工作区的特性（课件）8.MOS晶体管分类答：按载流子类型分：•NMOS: 也称为N沟道，载流子为电子。
•PMOS: 也称为P沟道，载流子为空穴。
按导通类型分：•增强（常闭）型：必须在栅上施加电压才能形成沟道。
•耗尽（常开）型：在零偏压下存在反型层导电沟道，必须在栅上施加偏压才能使沟道内载流子耗尽的器件。
四种MOS晶体管：N沟增强型；N沟耗尽型；P沟增强型；P沟耗尽型第三章大规模集成电路基础1．集成电路制造流程、特征尺寸（课件）2．CMOS集成电路特点（课件）3．MOS开关、CMOS传输门特性（课件）4．CMOS反相器特性(电压传输特性、PMOS和NMOS工作区域) （课件）5．CMOS组合逻辑：基本逻辑门、复合门（课件）6．反相器、二输入与非、或非门（课件）7．闩锁效应起因？（课件）第四章集成电路制造工艺1．集成电路工艺主要分为哪几大类，每一类中包括哪些主要工艺，并简述各工艺的主要作用答：图形转换：将设计在掩膜版(类似于照相底片)上的图形转移到半导体单晶片上掺杂：根据设计的需要，将各种杂质掺杂在需要的位置上，形成晶体管、接触等制膜：制作各种材料的薄膜⇨图形转换：✍光刻：接触光刻、接近光刻、投影光刻、电子束光刻✍刻蚀：干法刻蚀、湿发刻蚀⇨掺杂：✍离子注入退火✍扩散⇨制膜：✍氧化：干氧氧化、湿氧氧化等✍CVD：APCVD、LPCVD、PECVD✍PVD：蒸发、溅射2．简述光刻的工艺过程答：光刻工序：光刻胶的涂覆→爆光→显影→刻蚀→去胶第五章集成电路设计1．层次化、结构化设计概念，集成电路设计域和设计层次2．集成电路设计流程，三个设计步骤⏹系统功能设计⏹逻辑和电路设计⏹版图设计3．模拟电路和数字电路设计各自的特点和流程4．版图验证和检查包括哪些内容？5．版图设计规则概念，为什么需要指定版图设计规则，版图设计规则主要内容以及表示方法。
6．集成电路设计方法分类7．全定制、半定制、PLD8．标准单元/门阵列的概念，优点/缺点，设计流程9．PLD设计方法的特点，FPGA/CPLD的概念第六章集成电路设计的EDA系统1．ICCAD主要有哪几类，主要作用（课件）2．VHDL语言的用途答：VHDL的作用VHDL是一门设计输入语言；设计描述VHDL是一门仿真模型语言；建模VHDL是一门测试语言；设计验证VHDL是一门网表语言；设计交换VHDL可以作为文档语言；设计合同VHDL是一门标准语言，与EDA工具无关，与工艺无关；3．VHDL设计要素：实体、结构体、配置、程序包和库，各自的概念和作用（课件）4．VHDL并行信号赋值语句的硬件行为模型（课件）5．VHDL描述电路的风格答：结构体对电路描述的方式：结构描述：描述电路由哪些模块、如何连接构成的；数据流描述：使用VHDL内建的运算符描述电路的输入输出关系；行为描述：使用进程语句，描述电路的行为或者算法；6．信号、变量的区别（课件）7．什么是进程语句，什么是敏感量表（课件）8．什么是事件，什么是模拟周期（课件）9．如何用VHDL产生信号激励，时钟激励（课件）10．什么是综合？综合过程有几个步骤。
答：综合是从设计的高层次向低层次转换的过程，是一种自动设计的过程，一种专家系统。
综合过程：1. 设计描述2. 设计编译3. 逻辑化简和优化：完成逻辑结构的生成与优化，满足系统逻辑功能的要求。
4. 利用给定的逻辑单元库进行工艺映射，对生成的逻辑网络进行元件配置，进而估算速度、面积、功耗，进行逻辑结构的性能优化5. 得到逻辑网表11．什么是电路模拟？其在IC设计中的作用答：电路模拟：根据电路的拓扑结构和元件参数将电路问题转换成适当的数学方程并求解，根据计算结果检验电路设计的正确性模拟对象：元件优点：不需实际元件、可作各种模拟甚至破坏性模拟在集成电路设计中起的作用：版图设计前的电路设计，保证电路正确(包括电路结构和元件参数)有单元库支持：单元事先经过电路模拟无单元库支持的全定制设计：由底向上，首先对单元门电路进行电路设计、电路模拟，依此进行版图设计，直至整个电路后仿真：考虑了寄生参数，由电路模拟预测电路性能典型软件：SPICE、HSPICE12．SPICE主要可以完成哪些主要的电路分析答：直流分析：典型的是求解直流转移特性(.DC)，输入加扫描电压或电流，求输出和其他节点（元件连接处）电压或支路电流；还有.TF、.OP、.SENSE交流分析(.AC)：以频率为变量，在不同的频率上求出稳态下输出和其他节点电压或支路电流的幅值和相位。
噪声分析和失真分析瞬态分析(.TRAN)：以时间为变量，输入加随时间变化的信号，计算输出和其节点电压或支路电流的瞬态值。
温度特性分析(.TEMP)：不同温度下进行上述分析，求出电路的温度特性电路模拟软件的基本结构：输入处理、元器件模型处理、建立电路方程、方程求解和输出处理第七章几种重要的特种微电子器件1.光电器件主要包括哪几类？✍答：光电子器件：光子和电子共同起作用的半导体器件，其中光子担任主要角色。
主要包括三大类：➢发光器件：将电能转换为光能✓发光二极管(Light Emitting Diode，缩写为LED)✓半导体激光器➢太阳能电池：将光能转换为电能➢光电探测器：利用电子学方法检测光信号的2.半导体发光器件的基本原理是什么？✍答：半导体发射激光，即要实现受激发射，必须满足下面三个条件：➢通过施加偏压等方法将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带，产生足够多的电子空穴对，导致粒子数分布发生反转➢形成光谐振腔，使受激辐射光子增生，产生受激振荡，导致产生的激光沿谐振腔方向发射➢满足一定的阈值条件，使电子增益大于电子损耗，即激光器的电流密度必须大于产生受激发射的电流密度阈值第八章微机电系统1．MEMS工艺与微电子工艺技术有哪些区别。
答：Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。
MEMS —微小型、智能、集成、高可靠✍✍✍MEMS是人类科技发展过程一次重大的技术整合微电子技术、精密加工技术、传感器技术、执行器技术✍微小型化、智能化、集成化、高可靠性✍MEMS能够完成真正意义上的微小型系统集成➢在芯片上实现了力、热、磁、化学到电的转变✍MEMS极大地改善了人类生活的质量➢大批量、低成本的传感器生产方式给人们更多的保护✍MEMS将会带动一个充满活力的产业迅速成长➢不是钢铁、汽车、微电子，而是微系统✍MEMS用批量化的微电子技术制造出尺寸与集成电路大小相当的非电子系统，实现电子系统和非电子系统的一体化集成➢从根本上解决信息系统的微型化问题➢实现许多以前无法实现的功能2、列举几种你所知道的MEMS器件，并简述其用途。
✍答：惯性MEMS器件➢加速度计➢陀螺➢压力传感器✍光学MEMS器件➢微光开关➢微光学平台✍微执行器➢微喷➢微马达✍生物MEMS器件第九章微电子技术发展的规律及趋势1.叙述Moore定律的内容特征尺寸每三年缩小2.解释等比例缩小定律答：（1）基本指导思想是：保持MOS器件内部电场不变：恒定电场规律，简称CE律➢按比例缩小器件的纵向、横向尺寸，以增加跨导和减少负载电容，提高集成电路的性能➢电源电压也要与器件尺寸缩小相同的倍数恒定电场定律的问题✍阈值电压不可能缩的太小✍源漏耗尽区宽度不可能按比例缩小✍电源电压标准的改变会带来很大的不便（2）恒定电压等比例缩小规律(简称CV律)➢保持电源电压V ds和阈值电压V th不变，对其它参数进行等比例缩小➢按CV律缩小后对电路性能的提高远不如CE律，而且采用CV律会使沟道内的电场大大增强➢CV律一般只适用于沟道长度大于1μm的器件，它不适用于沟道长度较短的器件。