微电子习题1-2章
单片微型计算机原理及应用_课后习题答案_山东理工
《单片微型计算机原理及应用》习题参考答案姜志海刘连鑫王蕾编著电子工业出版社目录第1章微型计算机基础 (2)第2章半导体存储器及I/O接口基础 (4)第3章MCS-51系列单片机硬件结构 (11)第4章MCS-51系列单片机指令系统 (16)第5章MCS-51系列单片机汇编语言程序设计 (20)第6章MCS-51系列单片机中断系统与定时器/计数器 (26)第7章MCS-51系列单片机的串行口 (32)第8章MCS-51系列单片机系统扩展技术 (34)第9章MCS-51系列单片机键盘/显示器接口技术 (36)第10章MCS-51系列单片机模拟量接口技术 (40)第11章单片机应用系统设计 (44)第1章微型计算机基础1．简述微型计算机的结构及各部分的作用微型计算机在硬件上由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组成。
运算器是计算机处理信息的主要部分；控制器控制计算机各部件自动地、协调一致地工作；存储器是存放数据与程序的部件；输入设备用来输入数据与程序；输出设备将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来。
通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机，而输入、输出设备则称为计算机的外部设备（简称外设）。
由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所以常将它们合称为中央处理单元CPU（Central Process Unit）。
2．微处理器、微型计算机、微型计算机系统有什么联系与区别？微处理器是利用微电子技术将计算机的核心部件（运算器和控制器）集中做在一块集成电路上的一个独立芯片。
它具有解释指令、执行指令和与外界交换数据的能力。
其内部包括三部分：运算器、控制器、内部寄存器阵列（工作寄存器组）。
微型计算机由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口电路构成，各部分芯片之间通过总线（Bus）连接。
以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为微型计算机系统。
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。
微电子技术基础 全册习题解答
微电子技术基础全册习题解答第1章习题解答1．微电子学主要以半导体材料的研究为基础，以实现电路和系统的集成为目的，构建各类复杂的微小化的芯片，其涵盖范围非常广泛，包括各类集成电路（Integrated Circuit，IC）、微型传感器、光电器件及特殊的分离器件等。
2．数字集成电路、模拟集成电路、数模混合集成电路。
3．设计、制造、封装、测试。
4．微机电系统是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统及电源于一体的系统。
典型应用包括微加速度计、微磁力计、微陀螺仪等。
第2章习题解答1．（100）平面：4.83Å，（110）平面：6.83Å2．略。
3．略。
4．硅的原子密度约为5×1022/cm3，硅外层有四个价电子，故价电子密度为2×1023/cm3 5．N型掺杂杂质：P、As、Sb，P型掺杂杂质：B、Al、Ga、In6．As有5个价电子，为施主杂质，形成N型半导体7．当半导体中同时存在施主和受主杂质时，会发生杂杂质补偿作用，在实际工艺中杂质补偿作用使用的非常广泛，例如在P阱结构中制备NMOS管8．理想半导体假设晶格原子严格按周期性排列并静止在格点位置上，实际半导体中原子不是静止的，而是在其平衡位置附近振动。
理想半导体是纯净不含杂质的，实际半导体含有若干杂质。
理想半导体的晶格结构是完整的，实际半导体中存在点缺陷，线缺陷和面缺陷等。
9．费米能级用于衡量一定温度下，电子在各个量子态上的统计分布。
数值上费米能级是温度为绝对零度时固体能带中充满电子的最高能级。
10．状态密度函数表示能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数。
11．费米-狄拉克概率函数表示热平衡状态下电子（服从泡利不相容原理的费米子）在不同能量的量子态上统计分布概率。
12．1.5k0T：费米函数0.182，玻尔兹曼函数0.2334k0T：费米函数0.018，玻尔兹曼函数0.018310k0T：费米函数4.54×10-5，玻尔兹曼函数4.54×10-513．所以假设硅的本征费米能级位于禁带中央是合理的14．假设杂质全部由强电离区的E FN D=1019/cm3；E F=E c-0.027eV15．未电离杂质占的百分比为得出：T=37.1K16．本征载流子浓度：1013/cm 3，多子浓度： 1.62×1013/cm 3，少子浓度：6.17×1012/cm 3，E F -E i =0.017eV17．*pC V 0i F *n 3ln 24m E E k T E E m +==+，当温度较小时，第二项整体数值较小，本征费米能级可近似认为处于禁带中央。
微电子习题答案(第2单元)
第二单元习题解答1.SiO2膜网络结构特点是什么？氧和杂质在SiO2网络结构中的作用和用途是什么？对SiO2膜性能有哪些影响？二氧化硅的基本结构单元为Si-O四面体网络状结构，四面体中心为硅原子，四个顶角上为氧原子。
对SiO2网络在结构上具备“长程无序、短程有序”的一类固态无定形体或玻璃体。
半导体工艺中形成和利用的都是这种无定形的玻璃态SiO2。
氧在SiO2网络中起桥联氧原子或非桥联氧原子作用，桥联氧原子的数目越多，网络结合越紧密，反之则越疏松。
在连接两个Si-O四面体之间的氧原子掺入SiO2中的杂质，按它们在SiO2网络中所处的位置来说，基本上可以有两类：替代（位）式杂质或间隙式杂质。
取代Si-O四面体中Si原子位置的杂质为替代（位）式杂质。
这类杂质主要是ⅢA，ⅤA元素，如B、P等，这类杂质的特点是离子半径与Si原子的半径相接近或更小，在网络结构中能替代或占据Si原子位置，亦称为网络形成杂质。
由于它们的价电子数往往和硅不同，所以当其取代硅原子位置后，会使网络的结构和性质发生变化。
如杂质磷进入二氧化硅构成的薄膜称为磷硅玻璃，记为PSG；杂质硼进入二氧化硅构成的薄膜称为硼硅玻璃，记为BSG。
当它们替代硅原子的位置后，其配位数将发生改变。
具有较大离子半径的杂质进入SiO2网络只能占据网络中间隙孔（洞）位置，成为网络变形（改变）杂质，如Na、K、Ca、Ba、Pb等碱金属、碱土金属原子多是这类杂质。
当网络改变杂质的氧化物进入SiO2后，将被电离并把氧离子交给网络，使网络产生更多的非桥联氧离子来代替原来的桥联氧离子，引起非桥联氧离子浓度增大而形成更多的孔洞，降低网络结构强度，降低熔点，以及引起其它性能变化。
2.在SiO2系统中存在哪几种电荷？他们对器件性能有些什么影响？工艺上如何降低他们的密度？在二氧化硅层中存在着与制备工艺有关的正电荷。
在SiO2内和SiO2-Si界面上有四种类型的电荷：可动离子电荷：Q m；氧化层固定电荷：Q f；界面陷阱电荷：Q it；氧化层陷阱电荷：Q Ot。
器件物理(1-2)
I x ADx exp{ α x [Eg qV q(Vn Vp )]}
30
2.3.4 等效电路
等效电路如图所示，RS为串联电阻包括欧姆接触、引线和材料的扩展 电阻；LS为串联电阻电感；C为突变结电容。负阻区开始点的斜率为 最小负阻，近似为：Rmin≈2Vp/Ip
V≥Vp+Vn，隧道电流应为0 过量电流：谷电流+指数过量电流
28
•谷电流：重掺杂半导体的带尾效应，造成禁带变窄，从而导致势垒 变窄，隧道电流加强。对隧道二极管，重掺杂是必要条件，因此谷 电流不可避免。
29
•指数过量电流：载流子通过禁带中的能级发生的隧道效应电流，这 种隧道电流Ix随V电压指数上升。
• 参考书
1. 王家骅 等编著 [半导体器件物理] 科学出版社 1983 2. （美）施敏 著 [半导体器件与工艺] 科学出版社 1992 3. （美）施敏 著 [现代半导体器件物理] 科学出版社 2001 4. 王志良 主编 [电力电子新器件] 国防出版社 1995
• 教学方式
讲授+讨论（70%）；试验（30%）
17
• PIN二极管的能带、电荷及电场分布（以长I区为例）
结构相当于： I区电阻+PI突变结+IN突变结 正向工作： 两个结正向导通向I区注入电荷电荷； I区电阻受到调制。
18
• 外电压的影响 • 等效电路
RS为接触电阻；RJ，CJ为PI和IN二极管结 电阻和电容；CD为扩散电容（高频忽略）； RI（正向电荷控制）CI（未耗尽部分I区）
15
（1）台面外延变容二极管 外延层 电阻率 外延层厚度 扩散深度
（2）GaAs变容二极管
16
§2.2 PIN二极管
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
安徽大学物理与材料科学学院
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：
微电子习题答案(第2单元)讲诉
第二单元习题解答1.SiO2膜网络结构特点是什么？氧和杂质在SiO2网络结构中的作用和用途是什么？对SiO2膜性能有哪些影响？二氧化硅的基本结构单元为Si-O四面体网络状结构，四面体中心为硅原子，四个顶角上为氧原子。
对SiO2网络在结构上具备“长程无序、短程有序”的一类固态无定形体或玻璃体。
半导体工艺中形成和利用的都是这种无定形的玻璃态SiO2。
氧在SiO2网络中起桥联氧原子或非桥联氧原子作用，桥联氧原子的数目越多，网络结合越紧密，反之则越疏松。
在连接两个Si-O四面体之间的氧原子掺入SiO2中的杂质，按它们在SiO2网络中所处的位置来说，基本上可以有两类：替代（位）式杂质或间隙式杂质。
取代Si-O四面体中Si原子位置的杂质为替代（位）式杂质。
这类杂质主要是ⅢA，ⅤA元素，如B、P等，这类杂质的特点是离子半径与Si原子的半径相接近或更小，在网络结构中能替代或占据Si原子位置，亦称为网络形成杂质。
由于它们的价电子数往往和硅不同，所以当其取代硅原子位置后，会使网络的结构和性质发生变化。
如杂质磷进入二氧化硅构成的薄膜称为磷硅玻璃，记为PSG；杂质硼进入二氧化硅构成的薄膜称为硼硅玻璃，记为BSG。
当它们替代硅原子的位置后，其配位数将发生改变。
具有较大离子半径的杂质进入SiO2网络只能占据网络中间隙孔（洞）位置，成为网络变形（改变）杂质，如Na、K、Ca、Ba、Pb等碱金属、碱土金属原子多是这类杂质。
当网络改变杂质的氧化物进入SiO2后，将被电离并把氧离子交给网络，使网络产生更多的非桥联氧离子来代替原来的桥联氧离子，引起非桥联氧离子浓度增大而形成更多的孔洞，降低网络结构强度，降低熔点，以及引起其它性能变化。
2.在SiO2系统中存在哪几种电荷？他们对器件性能有些什么影响？工艺上如何降低他们的密度？在二氧化硅层中存在着与制备工艺有关的正电荷。
在SiO2内和SiO2-Si界面上有四种类型的电荷：可动离子电荷：Q m；氧化层固定电荷：Q f；界面陷阱电荷：Q it；氧化层陷阱电荷：Q Ot。
《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。
计算机科学导论(第4版)习题答案-第1、2章
第1章概述习题(答案)一．选择题1. D2.C3.D4.B5.A6. B7. CD8.C9.A 10. ABC11.A 12.C 13.B 14.B 15. A16.A 17.C 18.A 19. ABC 20.B21.ABCD 22.C 23. ABCDE二．简答题1．举例说明石子计数的过程早上放10头牛出去，就拿10颗小石子表示，晚上牛回来清数时，就以小石子的数量来逐个进行清点，看看是否一致。
2．简述计算机的发展阶段计算机的出现是20世纪最辉煌的成就之一，按照采用的电子器件划分，计算机大致经历了四个阶段。
1. 第一代计算机(1946—1957)其主要特征是逻辑器件使用了电子管，用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备，用磁鼓或磁带作为外存储器，使用机器语言编程。
第一台计算机需要工作在有空调的房间里，如果希望它处理什么事情，需要把线路重新连接接，把成千上万的线重新焊接。
1949年发明了可以存储程序的计算机，这些计算机使用机器语言编程，可存储信息和自动处理信息，存储和处理信息的方法开始发生革命性的变化。
第一代计算机体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性低。
几乎没有什么软件配置，主要用于科学计算。
尽管如此，第一代计算机却奠定了计算机的技术基础，如二进制、自动计算及程序设计等，对以后计算机的发展产生了深远的影响。
其代表机型有：ENIAC、IBM650(小型机)、IBM709(大型机)等。
2. 第二代计算机(1958—1964)其主要特征是使用晶体管代替了电子管，内存储器采用了磁芯体，引入了变址寄存器和浮点运算部件，利用I/O处理机提高了输入输出能力。
这不仅使得计算机的体积缩小了很多，同时增加了机器的稳定性并提高了运算速度，而且计算机的功耗减小，价格降低。
在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，并且推出了Fortran、COBOL、ALGOL等高级程序设计语言及相应的编译程序，降低了程序设计的复杂性。
除应用于科学计算外，它还开始应用在数据处理和工业控制等方面。
1~2章书后练习答案
本章练习题：一、单选题1.“过时的信息没有利用价值几乎是众所周知的事实”是指信息的（ D）。
A 普遍性B 存储性C 传递性D 时效性2.摩尔定律主要是说集成电路的集成度每（ A ）翻一番。
A 18个月B 1年C 3年D 10年3.在信息技术整个发展过程中，经历了一系列革命性的变化,包括语言的利用,文字的发明,印刷术的发明,（ D ）和计算机技术的发明和利用等。
A工业革命 B农业革命 C文化革命 D电信革命4.任何一种数制都有三个要素，即（ A ）。
A 数符、基数和权值B 二进制、十进制、十六进制C 数符、数码和权值D 数符、数码和数字5.二进制数10001001011转换为十进制数是（ D ）。
A 1077B 2090C 2077D 10996.用一个字节表示不带符号的数,转换成十进制整数,其最大值是（ C ）。
A 256B 127C 255D 1287.计算机中，1024兆字节简称（ A ）。
A 1GB B 1KBC 1MBD 1TB8.机器数有固定的位数，超过这个范围就会产生（ C ）。
A 差错B 乱码C 溢出D 死机9．在计算机系统内部使用的汉字编码是（ A ）。
A 内码B 国标码C 区位码D 输入码10．目前制造计算机所采用的电子器件是（ D ）。
A 中小规模集成电路 B晶体管 C超导体 D超大规模集成电路11.在通常情况下，计算机断电或重新启动后，（B）中的信息不会丢失。
A RAMB ROMC SDRAMD DDRAM12．以下各种类型的存储器中,（ A ）内的数据不能直接被CPU存取。
A外存 B寄存器 C内存 D Cache13．一般来说,计算机中内存储器比硬盘（ A ）。
A读写速度快 B保存数据时间长 C存储容量大 D读写速度慢14.当前微机中,使用Cache提高了计算机运行速度,主要是因为（ D ）。
ACache扩大了硬盘的容量 B Cache可以存放程序和数据C Cache增大了内存的容量D Cache缩短了CPU等待的时间15．DVD-ROM盘上的信息是（ C ）。
微电子器件与IC设计基础第二版第1章习题
第一章思考题：1.1简单解释原子能级和晶体能带之间的联系和区别。
答：在孤立原子中，原子核外面的电子受到这个原子核所带正电荷的作用，按其能量的大小分布在不同的电子轨道上绕核运转。
原子中不同轨道上电子能量的大小用彼此有一定间隔的横线段组成的能级图来表示（见图1.1b）。
能级的位置越高，表示该能级上电子的能量就越大。
原子结合成晶体后，一个原子核外的电子除了受到这个原子核所带正电荷以及核外电子所带负电荷的作用以外，还要受到这个原子周围其它原子所带正负电荷的作用。
也就是说，晶体中的电子是在原子核的正电荷形成的周期性势场中作如图1.1（a）中箭头所示的共有化运动。
正因为如此，原来描述孤立原子中电子能量大小的能级就被分裂成为一系列彼此相距很近的准连续的能级，其形状好似一条条反映电子能量大小的带子，故称之为能带，见图1.1（b）。
1.2以硅为例，解释什么是施主杂质和施主能级？什么是受主杂质和受主能级？答：以硅为例，见图1.2（a），如果在单晶硅中掺入Ⅴ族元素的杂质磷（P+），磷原子()P将取代Ⅳ族的硅(Si)原子的位置而成为所谓的施主杂质。
因为磷原子外层有五个价电子，它和周围的四个硅原子形成共价键后还多出一个电子，这个多余的电子受到磷原子核的微弱束缚力而绕着该原子核做一定半径的圆周运动，它只需要吸收很小的能量（百分之几个电子伏特）就能挣脱磷原子核的束缚而成为可以在整个晶体中运动的准自由电子，原来的磷原子则成为了磷离子()+P，称之为正电中心。
从电子能量大小的观点来看，导带底能量E C表示导带中速度为零的电子所具备的能量，而没有被热（或光）激发、仍然绕磷原子核运转的电子处于束缚态，其能量应低于导带底能量C E 。
用能级图来表示，该电子所在的能级应在C E 下方并且非常靠近C E 的地方，一般用短的横线表示。
我们称这一能级为施主能级，用D E 表示。
又称能够向能带提供施主能级的杂质为施主杂质。
同样，见图1.2(b)。
微电子习题1-2章
第一章半导体物理基础第二章 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（）。
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（）。
13、PN结扩散电流的表达式为（）。
这个表达式在正向电压下可简化为（），在反向电压下可简化为（）。
14、在PN结的正向电流中，当电压较低时，以（）电流为主；当电压较高时，以（）电流为主。
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)
微电子学考试题库及答案
答案：即交流小信号或大信号工作时电路的等效电容，它包括栅漏电容和栅源电容，栅漏电 容是栅源电压不变、漏源电压变化引起沟道电荷的变化与漏源电压变化量之间的比值，而栅 源电容是指栅压变化引起沟道电荷与栅源电压变化量之间的比值
7、截止频率。
答案：对于共基极接法，截止频率即共基极电流增益下降到低频时的
6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是 电离杂质散射 和 晶格振动散射 。前者 在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用，后者在 温度高 下起主要作用。
7．半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ；深能级杂质所 起的主要作用 对载流子进行复合作用 。
8．对 n 型半导体，如果以 EF 和 EC 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那末，EC EF 2k0T 为非简并条件； 0 EC EF 2k0T 为弱简并条件； EC EF 0 为简并条件。
3. （9 分）光照一块 n 型硅样品，t=0 时光照开始，非平衡载流子的产生率为 G，
空穴的寿命为τ，则光照条件下少数载流子所遵守的运动方程为
p t
Dp
2 p x
p
E
P X
E PP x
p G ，
（1） 写出样品在掺杂均匀条件下的方程表达式
（2） 写出样品掺杂均匀、光照恒定且被样品均匀吸收条件下的方程表达式
功函数差为衬底杂质浓度的函数
MOSFET及相关器件 29
MOS二极管
例4：假设在氧化层中的氧化层陷阱电荷Qot的单位体积电荷密度ρot(y)为一 个三角形分布，此分布情形可用(1018-5×1023×x)cm-3函数加以描述，其中 x为所在位置与金属-氧化层界面间的距离．氧化层厚度为20nm.试计算因 Qot所造成的平带电压的变化量．
微电子笔试（笔试和面试题）有答案
微电子笔试（笔试和面试题）有答案第一部分：基础篇（该部分共有试题8题,为必答题，每位应聘者按自己对问题的理解去回答，尽可能多回答你所知道的内容。
若不清楚就写不清楚）。
1、我们公司的产品是集成电路，请描述一下你对集成电路的认识，列举一些与集成电路相关的内容（如讲清楚模拟、数字、双极型、CMOS、MCU、RISC、CISC、DSP、ASIC、FPGA等的概念）。
数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。
模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。
例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，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，也是模拟信号。
数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的。
这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，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。
在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号。
FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
2、你认为你从事研发工作有哪些特点？3、基尔霍夫定理的内容是什么？基尔霍夫电流定律:流入一个节点的电流总和等于流出节点的电流总和。
基尔霍夫电压定律:环路电压的总和为零。
欧姆定律: 电阻两端的电压等于电阻阻值和流过电阻的电流的乘积。
4、描述你对集成电路设计流程的认识。
模拟集成电路设计的一般过程：1.电路设计依据电路功能完成电路的设计。
2.前仿真电路功能的仿真，包括功耗，电流，电压，温度，压摆幅，输入输出特性等参数的仿真。
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。
- 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)。
第一章半导体物理基础第二章 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（）。
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（）。
13、PN结扩散电流的表达式为（）。
这个表达式在正向电压下可简化为（），在反向电压下可简化为（）。
14、在PN结的正向电流中，当电压较低时，以（）电流为主；当电压较高时，以（）电流为主。
15、薄基区二极管是指PN结的某一个或两个中性区的长度小于（）。
在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（）。
16、小注入条件是指注入某区边界附近的（）浓度远小于该区的（）浓度，因此该区总的多子浓度中的（）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（）浓度远大于该区的（）浓度，因此该区总的多子浓度中的（）多子浓度可以忽略。
18、势垒电容反映的是PN结的（）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（）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（）。
19、扩散电容反映的是PN结的（）电荷随外加电压的变化率。
正向电流越大，则扩散电容就越（）；少子寿命越长，则扩散电容就越（）。
20、在PN结开关管中，在外加电压从正向变为反向后的一段时间内，会出现一个较大的反向电流。
引起这个电流的原因是存储在（）区中的（）电荷。
这个电荷的消失途径有两条，即（）和（）。
21、从器件本身的角度，提高开关管的开关速度的主要措施是（）和（）。
22、PN结的击穿有三种机理，它们分别是（）、（）和（）。
23、PN结的掺杂浓度越高，雪崩击穿电压就越（）；结深越浅，雪崩击穿电压就越（）。
24、雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是（）和（）。
问答与计算题1、简要叙述PN结空间电荷区的形成过程。
2、什么叫耗尽近似？什么叫中性近似？3、什么叫突变结？什么叫单边突变结？什么叫线性缓变结？分别画出上述各种PN结的杂质浓度分布图、内建电场分布图和外加正向电压及反向电压时的少子浓度分布图。
4、PN结势垒区的宽度与哪些因素有关？5、写出PN结反向饱和电流I0的表达式，并对影响I0的各种因素进行讨论。
6、PN结的正向电流由正向扩散电流和势垒区复合电流组成。
试分别说明这两种电流随外加正向电压的增加而变化的规律。
当正向电压较小时以什么电流为主？当正向电压较大时以什么电流为主？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。
8、在工程实际中，一般采用什么方法来计算PN结的雪崩击穿电压？9、简要叙述PN结势垒电容和扩散电容的形成机理及特点。
10、当把PN结作为开关使用时，在直流特性和瞬态特性这两方面，PN结与理想开关相比有哪些差距？引起PN结反向恢复过程的主要原因是什么？11、某突变PN结的N D=1.5×1015cm-3, N A=1.5×1018cm-3，试问J dp是J dn的多少倍？12、已知某PN结的反向饱和电流为I o =10 -12A，试分别求当外加0.5V正向电压和（-0.5V）反向电压时的PN结扩散电流。
13、某硅单边突变结的雪崩击穿临界电场E C=3.5×105Vcm-1，开始发生雪崩击穿时的耗尽区宽度x dB= 8.57μm，求该PN结的雪崩击穿电压V B。
若对该PN结外加|V|=0.25V B的反向电压，则其耗尽区宽度为多少？14、某突变结的内建电势V bi= 0.7V，当外加电压V = 0.3V时的势垒电容与扩散电容分别是2pF和2×10-4pF，试求当外加电压V = 0.6V时的势垒电容与扩散电容分别是多少？15、某硅突变结的n A= 1× 1016cm-3，n D= 5× 1016cm-3，试计算平衡状态下的(1) 内建电势V bi；(2) P区耗尽区宽度x p、N区耗尽区宽度x n及总的耗尽区宽度x D；(3) 最大电场强度εmax 。
16、某单边突变结在平衡状态时的势垒区宽度为x D0 ，试求外加反向电压应为内建电势V bi的多少倍时，才能使势垒区宽度分别达到2x d0和3x d0 。
17、一块同一导电类型的半导体，当掺杂浓度不均匀时，也会存在内建电场和内建电势。
设一块N型硅的两个相邻区域的施主杂质浓度分别为n D1和n D2 ，试推导出这两个区域之间的内建电势公式。
如果n D1 = 1× 1020cm-3，n D2 = 1× 1016cm-3，则室温下内建电势为多少？18、试推导出杂质浓度为指数分布N = N0exp(-x/l)的中性区的内建电场表达式。
若某具有这种杂质浓度分布的硅的表面杂质浓度为 1018cm-3，λ = 0.4μm，试求其内建电场的大小。
再将此电场与某突变PN结的耗尽区中最大电场作比较，该突变PN结的n A= 1018cm-3，n D= 1015cm-3。
19、试证明在一个P区电导率σp远大于N区电导率σn的PN结中，当外加正向电压时空穴电流远大于电子电流。
20、某P+N-N+ 结的雪崩击穿临界电场εc为32V/μm，当N- 区的长度足够长时，击穿电压V B为144V。
试求当N- 区的长度缩短为3μm时的击穿电压为多少？21、已知某硅单边突变结的内建电势为0.6V，当外加反向电压为3.0V时测得势垒电容为10pF，试计算当外加0.2V正向电压时的势垒电容。
22、某PN结当正向电流为10mA时，室温下的小信号电导与小信号电阻各为多少？当温度为100°C时它们的值又为多少？23、某单边突变P+N结的N区杂质浓度n D = 1016cm-3，N区少子扩散长度L p= 10μm，结面积A = 0.01cm2，外加0.6V的正向电压。
试计算当N区厚度分别为100μm和3μm时存储在N区中的非平衡少子的数目。
名词 术语 概念 问题PN 结：两种物质形成原子或分子级接触称为结或接触。
由N 型和P 型半导体形成的结叫做PN 结。
同质结：由同种半导体材料形成的结叫做同质结 异质结：由不同种半导体材料形成的结叫做异质结高低结：由同种导电类型的半导体材料形成的结叫做高低结，比如P+-P 结，N+-N 结。
金属-半导体结：由金属和半导体形成的结叫做金属-半导体结，常称为金属-半导体接触。
突变结： P 型区和N 型区之间的杂质分布变化陡峭. 线性缓变结: P 型区和N 型区之间的杂质分布变化比较缓慢,可看做是线性变化的.单边突变结：PN 结一侧的掺杂浓度比另一侧的高得多，表示为 或中性区:中性指的是电中性,PN 结空间电荷区以外的区域(P 区和N 区)的电阻与空间电荷区的电阻相比可以忽略,加偏压时它们承受的电压降可以忽略故称为中性区耗尽区与耗尽近似: 空间电荷区里自由载流子浓度与电离杂质浓度相比可以忽略,可以说自由载流子被耗尽了,因此把空间电荷区叫做耗尽区.这种近似叫做耗尽近似势垒区: 空间电荷区两侧存在内建电势差相应电势能差称为势垒.由于空间电荷区两側存在电子和空穴的势垒因此也把空间电荷区叫做势垒区. 势垒区和空间电荷区、耗尽区指的是同一件事。
少子扩散区 ：空间电荷区两侧中性区里一到几个扩散长度的区域内注入少子以扩散方式运动，这个区域称为少子扩散区，简称为扩散区。
扩散近似：在PN 结中性区由于有注入的过量少数载流子存在，建立起一瞬间电场。
此电场吸引过量多子以中和注入的过量少数载流子，使电中性得以恢复。
结果是，在少子注入区，可能有很高的过量载流子浓度而无显著的空间电荷效应。
于是可以认为在中性区过量载流子将以扩散方式运动，这种近似称为扩散近似。
正向注入：正偏压使PN 结N 区多子电子从N 区向P 区扩散，使P 区多子空穴从P 区向N 区扩散（这些载流子在进入对方区域之后成为对方区域中的少子）这种现象称为少子的正向注入。
反向抽取：反偏PN 结空间电荷区电场将N 区少子空穴从N 区向P 区漂移，将P 区少子电子从P 区向N 区漂移，这种现象称为载流子的反向抽取。
正偏复合电流：正偏压使得空间电荷层边缘处的载流子浓度增加，以致 > 。
这些过量载流子穿越空间电荷层，使得载流子浓度可能超过平衡值，预料在空间电荷层中会有载流子复合发生，相应的电流称为复合电流反偏产生电流在 结反向偏压的情况下，空间电荷区中 < 。
于是会载流子的产生，相应的电流即为空间电荷区产生电流。
过渡电容(耗尽层电容)：PN 结空间电荷会随着外加偏压的变化而变化，相应的电容叫做过渡电容也叫做耗尽层电容。
表示为： 扩散电容：PN 结扩散区内的贮存电荷量会随着外加偏压的变化而变化，相应的电容叫做扩散电容。
表示为： ⏹ 电荷贮存效应 ：PN 结由正偏変为反偏，注入的非平衡载流子并不能立即去除。
这种现象称为电荷贮存效应。
⏹ 隧道击穿：在高电场下耗尽区的共价键断裂产生电子和空穴，即有些价电子通过量子力学的隧道效应从价带移到导带，从而形成反向隧道电流。
这种机制称为齐纳击穿，也叫做隧道击穿。
⏹ 雪崩击穿：在N 区（P 区）的一个杂散空穴（电子）进入空间电荷层，在它掠向P 区（N 区）的过程中，它从电场获得动能。