微电子学概论复习题及答案(详细版)..
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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，
掺杂：电子摆脱共价键所需的能量，在一般情况下，是靠晶体内部原子本身的热运动提供的。 常温下，硅里面由于热运动激发价健上电子而产生的电子和空穴很少，它们对硅的导电性的 影响是十分微小的。室温下半导体的导电性主要由掺入半导体中的微量的杂质（简称掺杂） 来决定，这是半导体能够制造各种器件的重要原因。
施主：Donor，掺入半导体的杂质原子向半导体中 提供导电的电子，并成为带正电的离子。如 Si 中掺的 P 和 Aຫໍສະໝຸດ Baidu（最外层有 5 个价电子）
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）
PN 结：在一块半导体材料中，如果一部分是 n 型区，一部分是 p 型区，在 n 型区和 p 型区的 交界面处就形成了 pn 结
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 结的单向导性。 正向特性：正向偏置时，扩散大于漂移， 称为 PN 结的正向注入效应。 反向特性：反向偏置时，漂移大于扩散, PN 结的反向抽取作用。 击穿：PN 结反偏时，电流很小，但当电压超过临界电压时，电流会突然增大。这一临界电压 称为 PN 结的击穿电压。PN 结的正向偏压一般为 0.7V，而它的反向击穿电压一般可达几十伏， 击穿电压与 PN 结的结构及 P 区和 P 区的掺杂浓度有关。 齐纳/隧道击穿： 电子的隧道穿透效应在强电场的作用下迅速增加的结果。
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）
受主：Acceptor，掺入半导体的杂质原子向半导体中
提供导电的空穴，并成为带负电的离子。如 Si 中掺的 B(硼）（最外层只有 3 个价电子） N 型半导体：n 大于 p（如在硅中掺入五价杂质） P 型半导体：p 大于 n（如在硅中掺入三价杂质）
3.能带、导带、价带、禁带（课件）
半导体晶体中的电子的能量既不像自由电子哪样连续，也不象孤立原子哪样是一个个分立的 能级，而是形成能带，每一带内包含了大量的，能量很近的能级。能带之间的间隙叫禁带， 一个能带到另一个能带之间的能量差称为禁带宽度。 价带：0K 条件下被电子填充的能量最高的能带 导带： 0K 条件下未被电子填充的能量最低的能带 禁带：导带底与价带顶之间能带 带隙：导带底与价带顶之间的能量差
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
SSI
集成电路
MSI
按
规模分类 V LSLISI
ULSI
GSI
数
字电路 时 组序 合
逻辑电路 逻辑电路
按
功能分类 模 数
拟电路 非 线线 性
电路 性电
路
字模拟混合电路
按应用领域分类
3．微电子学的特点是什么？ 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( m, 1 m＝10－6m)和纳米(nm, 1nm =
例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等 4．列举出你见到的、想到的不同类型的集成电路及其主要作用。 集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像 机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相 机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。 5．用你自己的话解释微电子学、集成电路的概念。 集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电 路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块 或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的 微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗 和高可靠性方面迈进了一大步。 6．简单叙述微电子学对人类社会的作用。 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 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
期末考试神奇复习资料
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
PMOS
单片集成电 M 路OS型NMOS
按
结构分类 混合集成
CMOS
BiMOS
型B BiiC MM OO S S
电 薄 厚 路膜 膜混 混合 合集 集成 成电 电路 路
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，
掺杂：电子摆脱共价键所需的能量，在一般情况下，是靠晶体内部原子本身的热运动提供的。 常温下，硅里面由于热运动激发价健上电子而产生的电子和空穴很少，它们对硅的导电性的 影响是十分微小的。室温下半导体的导电性主要由掺入半导体中的微量的杂质（简称掺杂） 来决定，这是半导体能够制造各种器件的重要原因。
施主：Donor，掺入半导体的杂质原子向半导体中 提供导电的电子，并成为带正电的离子。如 Si 中掺的 P 和 Aຫໍສະໝຸດ Baidu（最外层有 5 个价电子）
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）
PN 结：在一块半导体材料中，如果一部分是 n 型区，一部分是 p 型区，在 n 型区和 p 型区的 交界面处就形成了 pn 结
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 结的单向导性。 正向特性：正向偏置时，扩散大于漂移， 称为 PN 结的正向注入效应。 反向特性：反向偏置时，漂移大于扩散, PN 结的反向抽取作用。 击穿：PN 结反偏时，电流很小，但当电压超过临界电压时，电流会突然增大。这一临界电压 称为 PN 结的击穿电压。PN 结的正向偏压一般为 0.7V，而它的反向击穿电压一般可达几十伏， 击穿电压与 PN 结的结构及 P 区和 P 区的掺杂浓度有关。 齐纳/隧道击穿： 电子的隧道穿透效应在强电场的作用下迅速增加的结果。
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）
受主：Acceptor，掺入半导体的杂质原子向半导体中
提供导电的空穴，并成为带负电的离子。如 Si 中掺的 B(硼）（最外层只有 3 个价电子） N 型半导体：n 大于 p（如在硅中掺入五价杂质） P 型半导体：p 大于 n（如在硅中掺入三价杂质）
3.能带、导带、价带、禁带（课件）
半导体晶体中的电子的能量既不像自由电子哪样连续，也不象孤立原子哪样是一个个分立的 能级，而是形成能带，每一带内包含了大量的，能量很近的能级。能带之间的间隙叫禁带， 一个能带到另一个能带之间的能量差称为禁带宽度。 价带：0K 条件下被电子填充的能量最高的能带 导带： 0K 条件下未被电子填充的能量最低的能带 禁带：导带底与价带顶之间能带 带隙：导带底与价带顶之间的能量差
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
SSI
集成电路
MSI
按
规模分类 V LSLISI
ULSI
GSI
数
字电路 时 组序 合
逻辑电路 逻辑电路
按
功能分类 模 数
拟电路 非 线线 性
电路 性电
路
字模拟混合电路
按应用领域分类
3．微电子学的特点是什么？ 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( m, 1 m＝10－6m)和纳米(nm, 1nm =
例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等 4．列举出你见到的、想到的不同类型的集成电路及其主要作用。 集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像 机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相 机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。 5．用你自己的话解释微电子学、集成电路的概念。 集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电 路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块 或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的 微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗 和高可靠性方面迈进了一大步。 6．简单叙述微电子学对人类社会的作用。 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 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
期末考试神奇复习资料
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
PMOS
单片集成电 M 路OS型NMOS
按
结构分类 混合集成
CMOS
BiMOS
型B BiiC MM OO S S
电 薄 厚 路膜 膜混 混合 合集 集成 成电 电路 路