电子科技大学微电子器件习题教学文稿
电子科技大学微电子器件实验报告MICRO-1
电⼦科技⼤学微电⼦器件实验报告MICRO-1电⼦科技⼤学实验报告（实验）课程名称微电⼦器件实验⼀：双极晶体管直流特征的测量学⽣姓名：学号：201203******指导教师：刘继芝实验地点：211楼605实验时间：2015、6、⼀、实验室名称：微电⼦器件实验室⼆、实验项⽬名称：双极晶体管直流特征的测量三、实验学时：3四、实验原理：1．XJ4810半导体管特性图⽰仪的基本原理⽅框图XJ4810图⽰仪的基本原理⽅框图如图1-3所⽰。
其各部分的作⽤如下。
（1）基极阶梯信号发⽣器提供必须的基极注⼊电流。
（2）集电极扫描电压发⽣器提供从零开始、可变的集电极电源电压。
（3）同步脉冲发⽣器⽤来使基极阶梯信号和集电极扫描电压保持同步，以便正确⽽稳定地显⽰特性曲线（当集电极扫描电压直接由市电全波整流取得时，同步脉冲发⽣器可由50Hz 市电代替）。
（4）测试转换开关是⽤于测试不同接法和不同类型晶体管的特性曲线和参数的转换开关。
（5）放⼤和显⽰电路⽤于显⽰被测管的特性曲线。
（6）电源（图中未画出）为各部分电路提供电源电压。
2．读测⽅法（以3DG6 npn 管为例）（1）输⼊特性曲线和输⼊电阻R i在共射晶体管电路中，输出交流短路时，输⼊电压和输⼊电流之⽐为R i ，即常数=??=CE V B BEi I V R 它是共射晶体管输⼊特性曲线斜率的倒数。
例如需测3DG6在V CE = 10V 时某⼀⼯作点Q 的R i 值，晶体管接法如图1-4所⽰。
各旋钮位置为：峰值电压范围 0~10V极性（集电极扫描）正（+）极性（阶梯）正（+）功耗限制电阻 0.1~1k Ω（适当选择）x 轴作⽤电压0 .1V/度 y 轴作⽤阶梯作⽤重复阶梯选择 0.1mA/级测试时，在未插⼊样管时先将x 轴集电极电压置于1V/度，调峰值电压为10V ，然后插⼊样管，将x 轴作⽤扳到电压0.1V/度，即得V CE =10V 时的输⼊特性曲线。
这样可测得图1-5；.200101.002.0310Ω=?=??=-=V VB BE i CE I V R图1-4 晶体管接法图1-5 晶体管的输⼊特性曲线（2）输出特性曲线、转移特性曲线和β、h FE 、α在共射电路中，输出交流短路时，输出电流和输⼊电流增量之⽐为共射晶体管交流电流放⼤系数β。
电子科技大学《微电子器件》课件PPT微电子器件(3-10)
CTE↓
① ②
AE↓ ( NB↓(
l↓, s↓ ) 但会使
rbb’↑，VA↓)
要使 b↓，应： (1) WB↓( 但会使 rbb’↑，VA↓，且受工艺限制)
(2) η↑ ( 采用平面工艺 )
要使 d↓，应：xdc↓ →NC↑( 但会使 BVCBO↓, CTC↑)
要使 c↓，应：
(1) rcs↓
① ② ③
fT
rbb fT Le
2
CTC
3.10.3 高频晶体管的结构
由
M
fT
8 rbbCTC
可知，要提高 M ，应提高 fT ，降低 rbb’
和 CTC，因此应该采用由平面工艺制成的硅 NPN 管，并采用细
线条的多基极条和多发射极条结构。
l B E B E B ….…
S
提高 M 的各项具体措施及其副作用
除以上主要矛盾外，还存在一些相对次要的其它矛盾，在 进行高频晶体管的设计时需权衡利弊后做折衷考虑。
3.11 双极晶体管的开关特性
（自学）
3.12 SPICE 中的双极晶体管模型
（自学）
3.10 功率增益和最高振荡频率
3.10.1 高频功率增益与高频优值
利用上一节得到的共发射极高频小信号 T 形等效电路，可以 求出晶体管的高频功率增益。先对等效电路进行简化。
与 re 并联的 Cπ可略去，又因 re << rbb’ ，re 可近似为短路。
再来简化
Zc
Zcb
1 ω
,
1 Zcb
1 rμ
(3) 对 NC 的要求
减小 d 及 rcs 与减小 CTC及提高 BVCBO 对 NC 有矛盾的要求。
这可通过在重掺杂 N+ 衬底上生长一层轻掺杂 N- 外延层来缓解。 外延层厚度与衬底厚度的典型值分别为 10 m 与 200 m 。
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），
(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（）。
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。
电子科技大学《微电子器件》课件PPT(3-1)
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
“微电子器件”课程混合式教学资源建设研究
践基础课程［１］。该课程是连接半导体材料与器件 学习的进度［２］。为了有效提高学生的学习兴趣及
和电路的桥梁，是后续深入学习集成电路专业课程， 课程参与度，我们实施混合式自主教学资源库以及
培养学生具备大规模集成电路设计能力必不可少的 一体化 ＴＣＡＤ 综合实验平台的建设，依据行业需求、
基础。”微电子器件”课程知识点抽象，关联性较强， 学生及课程特点、改革教学的方式方法，对学生能力
０ 引言
内容编排上从半导体材料的掺杂改性，到 Ｐ 型、Ｎ 型 半导体结合形成半导体器件的基本结构单元，再到
“微电子器件”是电子科学与技术专业的专业 各种复杂结构的器件设计和控制，采用层层推进的
核心基础课程，也是应用型本科院校培养新兴微电 方式，逻辑严密，理论性强，学生需要有良好的前期
子与光电产业所需的应用技术人才必备的理论与实 课程基础，并扎实掌握课程每一部分内容才能跟上
收稿日期：２０１９０１２４；修回日期：２０１９１０ １６ 基金项目：广东省质量工程和高等教育教学改革项目（ＳＪＹ２０１８０４，ＳＺＸＫＣ２０１８０３）；全国教育信息技术研究课题（１８６１４０１０５，１７６１４００３３）；电子
科技大学中山学院高等教育教学改革项目（ＪＹ２０１８１７ ）；电子科技大学中山学院培育项目（ＣＧ２０１８０１） 第一作者：陈卉（１９８１），女，硕士，主要从事微电子专业课程教学与研究，Ｅｍａｉｌ：６４９４１９６４１＠ ｑｑ． ｃｏｍ
组明确教学资源建设内容，以毕业设计、课程设计、 层面展开，如图 ２ 所示。
翻转课堂等形式让学生参与到混合式自主教学资源
建设中来。已完成基于学院泛雅网络教学平台的部
分微课视频、动画、题库、分层自主学习资源等信息
化教学资源建设，已启动微电子器件简易教学展示
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（）。
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。
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（）。
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。
电子科技大学中山学院微电子器件期末复习重点(陈卉版)
第一章
泊松方程（高斯定律的微分形式）∮������ ������ · ������������ = ∫������ ������������ ������������ 物理意义：流出一个闭合曲面的电通量等于这个闭合曲面所围成体积内的净自由电荷量。
第二章（重点章节）
漂移，漂移的方向正与以上扩散的方向相反。平衡时，载流子的漂移与扩散相等，自建电场区没有载流子，称之为空间
电荷区。这样，PN 结就形成了。 计算平衡多子和平衡少子【P7 公式 2-2（a）（b）】
np0
ni2 pp0
ni2 NA
ni
平衡多子 P 区 pp0 NA ni N 区 nn0 ND ni
平衡少子
P区 N区
pn 0
ni2 nn0
ni2 ND
ni
平衡 PN 结特点 空穴扩散 P 区→N 区 电子扩散 N 区→P 区 扩散电流方向 P 区→N 区
PN 结的结构、类型
突 变 结：P 区与 N 区杂质浓度都是均匀的杂质浓度在冶金结面（x=0）处发生突变
单边突变结：当一侧的浓度远大于另一侧时（两种：P+N、PN+）
0xd，从idx而发1生雪崩击穿。
雪崩击穿电压与温度的关系：雪崩击穿电压具有正温系数，即温度 T 上升时，VB 增大。
2-5 2-6
势垒电容与扩散电容的比较
CT
A s xd
势垒区中电离杂质电荷随外加电压的变化率；正负电荷在空间上是分离的；与直流偏压成幂函数关系；正偏反偏下均
存在，可作电容器使用；要使 CT↓， 应使 A↓，xd↑（N ↓,反偏↑）。
电子科技大学《微电子器件》课件PPT微电子器件(4-4)
由
I Dsat
2
VGS VT
2 可知 ，
IDsat 与 VGS 为线性关系。
测量 MOSFET 在饱和区的 IDsat ~ VGS 关系并绘成直线，其在
横轴上的截距即为 VT ，如下图所示，
I Dsat
I Dsat 2 I Dsat 1
0
斜率 2
VT VGS1VGS2
VGS
3、 1 A 法 类似于测量 PN 结的正向导通电压 VF 或击穿电压 VB ，将 漏极电流达到某一规定值 IDT 时的 VGS 作为阈电压 VT 。
4.4 MOSFET 的亚阈区导电
本节以前的漏极电流公式只适用于 VGS > VT ，并假设当 VGS < VT 时 ID = 0 。但实际上当 VGS < VT 时，MOSFET 仍能 微弱导电，这称为 亚阈区导电。这时的漏极电流称为亚阈电 流，记为 IDsub 。
定义：使硅表面处于本征状态的 VGS 称为 本征电压 ，记为
中，得
I Dsub
Z L
qDn
kT q
CD (S)
qNA
np0
exp
qS
kT
1
exp
qVDS kT
Z L
n
CD
(S
)
kT q
2
exp
2qFP
kT
exp
qS
kT
1
exp
(S )
kT q
2
exp
“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。
授课内容包括:半导体基本方程、二极管、双极型晶体管与绝缘栅场效应晶体管的基本理论。
实验教学环节则主要针对上述器件的电学特性进行测试和分析，共包含5个实验:双极型晶体管直流特性的测试、绝缘栅场效应晶体管直流特性的测试、双极型晶体管特征频率的测量、双极型晶体管开关特性的测量和双极型晶体管基极电阻的测量，学生可选作其中4个实验。
电子科技大学微电子器件习题修订稿
件习题内部编号：(YUUT・TBBY-MMUT・URRUY・UOOY-DBUYI・0128)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^1.5X10:6cm-3,则室温下该区的平衡多子浓度Ao与平衡少子浓度％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（），内建电势仏就越（），反向饱和电流％就越（），势垒电容G就越（），雪崩击穿电压就越（）。
5、硅突变结内建电势仏可表为（），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，少子浓度每与外加电压7之间的关系可表示为（）。
若P型区的掺杂浓度A^1.5X1017cm-3,外加电压0. 52V,则P型区与耗尽区边界上的少子浓度每为（）。
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（）O13、 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（）。
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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（）。
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，试求n n0, p n0, p p0和n p0的值，并求当外加0.5V正向电压和（-0.5V）反向电压时的n p(-x p)和p n(x n)的值。
12、某突变PN结的N D=1.5×1015cm-3, N A=1.5×1018cm-3，计算该PN结的内建电势V bi 之值。
13、有一个P沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为N D=1.5×1015cm-3，另一个N沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为N A=1.5×1018cm-3。
试分别求这两个MOSFET的衬底费米势，并将这两个衬底费米势之和与上题的V bi相比较。
14、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？15、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。
16、已知某PN结的反向饱和电流为I o =10 -11A，若以当正向电流达到10 -2A作为正向导通的开始，试求正向导通电压V F之值。
若此PN结存在寄生串联电阻R cs= 4Ω，则在同样的测试条件下V F将变为多少？17、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？18、如果设单边突变结的雪崩击穿临界电场e C与杂质浓度无关，则为了使雪崩击穿电压V B提高1倍，发生雪崩击穿时的耗尽区宽度x dB应为原来的多少倍？低掺杂区的杂质浓度应为原来的多少倍？19、某突变PN结的V bi = 0.7V，当外加-4.3V的反向电压时测得其势垒电容为8pF，则当外加-19.3V的反向电压时其势垒电容应为多少？20、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？21、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。
22、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。
23、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？24、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。
25、图P2-1所示为硅PIN结的杂质浓度分布图，符号I代表本征区。
(1) 试推导出该PIN结的内建电场表达式和各耗尽区长度的表达式，并画出内建电场分布图。
(2) 将此PIN结的最大电场与不包含I区的PN结的最大电场进行比较。
设后者的P区与N区的掺杂浓度分别与前者的P区与N区的相同。
图P2-1图P2-226、某硅中的杂质浓度分布如图P2-2所示，施主杂质和受主杂质的浓度分别为N D(x)=10 16exp(-x/ 2×10 -4)cm-3和N A(x)= N A(0)exp(-x/10 -4)cm-3(1) 如果要使结深x J= 1μm，则受主杂质的表面浓度n A(0)应为多少？(2) 试计算结深处的杂质浓度梯度A的值。
(3) 若将此PN结近似为线性缓变结，设V bi= 0.7V，试计算平衡时的耗尽区最大电场εmax，并画出内建电场分布图。
27、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。
28、已知n I2= N C N V exp(-e G/kT) = CkT3exp(-e G0/kT)，式中n C、n V分别代表导带底、价带顶的有效状态密度，e G0代表绝对零度下的禁带宽度。
低温时反向饱和电流以势垒区产生电流为主。
试求反向饱和电流I0与温度的关系，并求I0随温度的相对变化率(dI0/dT)/I0，同时画出电压一定时的I0~ T曲线。
29、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？30、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。
31、某结面积为10 -5cm2的硅单边突变结，当（V bi-V）为1.0V时测得其结电容为1.3pF，试计算该PN结低掺杂一侧的杂质浓度为多少？32、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？33、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。
第三章双极结型晶体管填空题1、晶体管的基区输运系数是指（）电流与（）电流之比。
由于少子在渡越基区的过程中会发生（），从而使基区输运系数（）。
为了提高基区输运系数，应当使基区宽度（）基区少子扩散长度。