微电子学导论作业(一)
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Chap01
当前，微电子产业的发展规模和科学技术水平已成 为衡量一个国家综合实力的重要标志。
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微电子对传统产业的渗透与带动作用
电子装备更新换代都基于微电子技术的 进步，其灵巧（Smart）的程度都依赖于 集成电路芯片的“智慧”程度和使用程度
集成电路：Integrated Circuit (IC)
将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无 源元件，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
通过一系列特定的加工工艺来集成 封装在一个外壳内 执行特定电路功能
集成电路
微电子学
研究在固体（主要是半导体）材料 上构成的微小型化器件、电路及系 统的电子学分支学科
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获得2000年Nobel物理奖
1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，Ge晶片
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Robert N. Noyce
1959年7月第一块平面单片集成电路：Fairchild公司的Noyce 在Si 衬底制备了平面集成电路：氧化物隔离，Al互联
微电子发展史上的几个里程碑
1962年Wanlass——CMOS技术现在集成电 路产业中占95%以上
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第一个CPU：4004
微电子发展的规律
不断提高产品的性能价格比 是微电子技术发展的动力
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 2 倍，这就是摩尔 定律
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微电子技术发展的ROADMAP
基于市场竞争，不
断提高产品的性能价格
比是微电子技术发展的
动力。在新技术的推动
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。
微电子概论复习资料
一、填空题：1、半导体的硅单晶属于 金刚石 结构。
通常IC 所用的硅片是沿硅单晶的 （100）面切割的。
2. 一种半导体材料如果没有掺杂任何杂质，这种材料称为 本征 半导体。
半导体中的载流子包括多子 和 少子 。
P 型Si 半导体中多数载流子为 空穴 ，少数载流子为 电子 。
3. P-N 结二极管的击穿现象可以按照击穿机理分为 雪崩 击穿、隧道击穿。
6. 集成电路制造工艺按照制造有源器件不同可分为双极集成电路工艺和 MOS 集成电路 工艺。
7. SOC 的中文简称为系统芯片。
8．光电子器件是 光子 和半导体中的 电子 相互转换的半导体器件。
光子、电子（1）本征载流子浓度表达式n=p=n i 且n∙p=n i 2（2）质量作用定律表达式:_________，（3）半导体基本方程表达式P35共5个 ， （4）PN 结是动态电荷的平衡区，（5）PN 结正向偏置时以扩散电流为主形成导通，反向偏置时以漂移电流为主形成截止。
跨导定义：特征尺寸：耗尽层：质量作用定律的证明：掺杂半导体中产生率与空穴浓度和电子浓度有关，那么有：***G G r n p n p r=⇒= 在热平衡状态下，平衡载流子产生率和复合率相等，所以：复合率***F F G r n p n p r ==⇒= 对于本征半导体有200*i n p n =热平衡状态下，掺杂半导体载流子都是由本征激发产生的，有00*F G n p r r == 故有，200****i i i F G n p n p n n n p n r r====⇒= 书上课后题两个：（图片均可放大）空穴是怎么形成电流导电的？如果共价键中的电子获得足够的能量，它就可以摆脱共价键的束缚，成为可以自由运动的电子。
这时在原来的共价键上就留下了一个缺位，因为邻键上的电子随时可以跳过来填补这个缺位，从而使缺位转移到邻键上去，所以，缺位也是可以移动的。
这种可以自由移动的空位被称为空穴。
半导体就是靠着电子和空穴的移动来导电的。
电子科学与技术导论结业作业
《电子科学与技术导论》结课作业3140434060 微电142班康承乾摘要：作为一名微电子科学与技术专业的学生，通过对课程的学习和对资料的分析，我将从微电子专业介绍、所需知识结构、现实中的用途、微电子学科的发展前景、微电子学科与其他学科的学科交叉等五个方面说出我的认识和见解。
并相应地规划出自己在大学本科四年的学习目标和学习规划。
关键词：微电子实际作用知识结构学科联系发展前景本人发展方向一、微电子专业介绍1、首先，微电子是一门不陌生的新兴学科。
随着由Moore定理所确定的半导体行业的快速发展，半导体行业的分工越来越细致。
基于此，半导体行业的人才培养也要分的很细致。
以我们西安理工大学为例，我们在1972年开设了半导体专业（后又改名为电子科学与技术），在1998年我所学的微电子科学与技术从先前开设的电子科学与技术中分离开，成为独立于电子科学与技术专业的一个新专业。
就在今年高招中，我们学校又在电子工程系中开设新专业，将集成电路与集成系统专业从前两个专业分离出来。
由此可见微电子同集成专业都是在半导体学科的发展中所诞生的新兴学科。
说它不陌生是因为它们都是属于我们熟悉的半导体。
2、其次，微电子是一个交叉学科。
它涉及数学，物理两大理学学科，又涉及工艺流程，设计制造等工科学科。
还有其他计算机，信号，电路等课程。
3、还有，微电子是既注重理科又注重工科的一门学科。
它既然是一门工科，就有着工科的注重实践的特点。
我们会学习材料制备，工艺制作等制造流程。
同时我们也会学习理论物理，器件物理，量子力学等理论课。
4、电子科学与技术的重要性：电子科学与技术的发展催生了一批新兴产业，形成了微电子、计算机、软件、通信等关联产业的协同发展；加速了生物工程与生命科学、新材料与能源、航空航天等高新技术产业的成长；促进光电子、汽车电子等产业的兴起。
同时使传统的劳动密集型产业、资本密集型产业、服务业日趋信息化和知识化。
二、微电子专业知识结构专业知识的划分中半导体的生产流程起了非常大的作用。
微电子导论知识点
课题一重要知识点微电子学“是人类历史上最大的革命”是电子学的分支学科，它主要研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理。
因此，微电子学是信息领域的重要基础学科，在这一领域中，微电子学研究并实现信息获取、传输、存储、处理和输出，是信息科学的基石。
我所面对的学科/ 专业是做什么的？微电子学是一门综合性很强的学科，其中包括了半导体器件物理、集成电路工艺和集成电路及系统的设计、测试等多方面的内容；涉及固体物理学、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、计算机辅助设计、测试和加工、图论、化学等多个领域。
微电子学研究并实现信息获取、传输、存储、处理和输出微电子学的基本概念 什么是微电子？ 答案 微型电子电路四. 微电子技术与工业信息化微电子技术以其高度的创新性、渗透性、倍增性和带动性，在国民经济发展中起着不可替代的作用，给传统产业改造升级注入了新的活力。
微电子的发展催生了一批新兴产业，形成了光电子、计算机、软件、通信等关联产业的协同发展；加速了生物工程与生命科学、新材料与能源、航空航天等高新技术产业的成长；促进光电子、汽车电子等产业的兴起。
同时使传统的劳动密集型产业、资本密集型产业、服务业日趋信息化和知识化。
课题二重要知识点微电子学是电子学的一门分支学科，是信息领域的重要基础学科，研究在固体（主要是半导体）材料上如何构成的微小型化电路，子系统及系统。
空间尺度以微米和纳米为单位。
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。
微电子学是一门综合性学科。
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、计算机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科。
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。
微电子学专业的学习内容从材料到产品的过程导体：是善于导电的物体，能够让电流通过材料。
030432001微电子学导论
《微电子学导论》课程教学大纲课程代码：030432001课程英文名称：Introduction of Microelectronics课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：电子科学与技术专业大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标微电子学导论是高等工业学校电子科学与技术专业开设的一门引导学生了解本专业学习与研究内容的技术基础课，主要讲授与集成电路及集成系统相关的基本知识、基本理论和基本方法的一般性知识，在电子科学与技术专业培养计划中，它起到开启专业基础理论课学习的作用。
本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论和基本方法的教学外，通过案例分析，着重培养学生的学习兴趣,明确专业的学习目标,使学生在进一步学习专业课程前作必要的准备。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．掌握微电子科学技术的发展历程、集成电路的分类及微电子学的特点、半导体物理与器件基础、集成电路基础、集成电路制造工艺、集成电路的设计基础、集成电路CAD以及系统芯片设计等相关方面的基本学习与研究范畴；2．树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策；3．基本具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术的一般能力；4．了解集成电路工艺与设计的新发展。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握机微电子科学技术的发展历程、集成电路的分类及微电子学的特点、半导体物理与器件基础、集成电路基础、集成电路制造工艺、集成电路的设计基础、集成电路CAD以及系统芯片设计等相关方面的基本学习与研究范畴。
2.基本理论和方法：掌握集成电路设计的基本原则，可采用的设计方法的种类及划分方式。
3.基本技能:加强查阅、收集、整理参考资料的能力，增强自学能力。
（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。
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 。
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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。
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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。
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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：
微电子专业导论作业
我会努力学好一下几个方面：
1）掌握数学、物理等方面的基本理论和基本知识；数学、物理是大学的基本课程，我只有学好大学数学、物理，我们才能拥有学习微电子专业课的实力，所以我一定要学好数学、物理等方面的基本理论和基本知识。
3.学习微电子导论的心得，体会与建议：
在我刚学习微电子导论时，我觉得微电子导论只是一门有关电视，电脑的硬件方面的学科，但当我慢慢开始学习后发现，微电子不仅仅是这样，他深入我们生活的方方面面，大到我们的手机，小到我们的身份证，一卡通，无处不充满着集成电路，它小巧又方便，高效又高科技，看似小小的一颗芯片去能做好多事情，所以，RFID,MEMT,等等，都代表着人们的智慧。
最后，我认为微电子导论的课时虽然很短，但是它让我了解到微电子专业究竟要学什么，学他能干什么，他和我们的生活究竟有什么关系，使我的微电子专业有了更深一层的了解，对以后的微电子的学习打下了基础，以后我会更加努力的认真的学习微电子的专业基础课和专业课，在大学时光里，学会，学好我
的专业，希望可以在以后的工作中能从事其专业。
2）掌握大学英语的基本知识；大学英语是我们必不可少的一门外语，只有学好大学英语，我们才有学好微电子专业的可能，因为微电子专业的一些好的著作是来自于外国，而英语是世界最通用的语言。所以，掌握大学英语的基本知识是相当必要的。
3）了解相近专业的一般原理和知识。
4）了解其它新型半导体器件的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及电子产业发展状况。
微电子技术是一项年轻的技术,它发展的理论基础是19世纪末到20世纪30年代之间建立起来的现代物理学。它在短短的一个多世纪的时间里，凭借着飞快的发展速度和强大的生命力，成功地渗入人类生活的各个领域，并在21世纪里继续成为最具发展潜力的技术之一。
微电子学概论复习题及答案(详细版).
Vgs Vtn
2
2
截至区（Cut off）： Vgs – Vt ≤0 Ids=0
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
4.半导体中的载流子、迁移率（课件）
半导体中的载流子：在半导体中，存在两种载流子，电子以及电子流失导致共价键上留下的
空位（空穴）均被视为载流子。通常 N 型半导体中指自由电子，P 型半导体中指空穴，它们
在电场作用下能作定向运动，形成电流。
q
m
迁移率：单位电场作用下载流子获得平均速度，反映了载流子在电场作用下输运能力
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； 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）
微电子与集成电路设计导论 第一章 概论
图1.5.4 国内集成电路的供求关系
图1.5.5 集成电路的进口量
➢ 我国的微电子技术的发展大致可以分为两个阶段：
第一个阶段：在2000年之前，1956年，北京大学、复旦大学、东北人民 大学、厦门大学、南京大学在北大联合创建半导体专业。1977年在北京 大学诞生了第一块大规模集成电路。而在1980年以后，初步形成了制造 业、设计业、封装业分离的状态。
➢ 膜集成电路：是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上，以膜的形式制作电阻、电 容等无源器件，并加以封装而成。
➢ 混合集成电路：在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电 路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是 混合集成电路。
图1.4.1 集成电路的分类
1.5 微电子产业的发展现状
ห้องสมุดไป่ตู้
3. 对信息社会的作用
图1.2.3 信息社会各应用产品市场领域的销售额
4. 对传统产业的带动作用
微电子对传统产业的渗透与带动作用。几乎所有的传统产业与微电子技术结 合，用集成电路芯片进行智能改造，都可以使传统产业重新焕发青春。
对风机、水泵采用变频调速等电子技术进行改造，每年即可节电500亿度以上. 和机械学科的结合，导致很多传统的机械产品逐步电子化。 和生物学结合，生物芯片的诞生得以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生
图1.3.8 摩尔定律示意图
➢ 早期研制和生产的集成电路都是双极型的。 1930年，德国科学家Lilien-filed提出了关于MOS场效应晶体管的概念、工作原理 以及具体的实施方案。 1960年Kang和Atalla研制出第一个利用硅半导体材料制成的MOS晶体管。 1962年以后出现了由金属-氧化物-半导体（MOS）场效应晶体管组成的MOS集成 电路。
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。