半导体器件物理与工艺

•平时成绩30% + 考试成绩70%

•名词解释（2x5=10）+ 简答与画图（8x10=80）+ 计算（1x10=10）

名词解释

p型和n型半导体

漂移和扩散

简并半导体

异质结

量子隧穿

耗尽区

阈值电压

CMOS

欧姆接触

肖特基势垒接触

简答与画图

1.从能带的角度分析金属、半导体和绝缘体之间的区别。

2.分析pn结电流及耗尽区宽度与偏压的关系。

3.什么是pn结的整流（单向导电）特性？画出理想pn结电流-电压曲线示意图。

4.BJT各区的结构有何特点？为什么？

5.BJT有哪几种工作模式，各模式的偏置情况怎样？

6.画出p-n-p BJT工作在放大模式下的空穴电流分布。

7.MOS二极管的金属偏压对半导体的影响有哪些？

8.MOSFET中的沟道是多子积累、弱反型还是强反型？强反型的判据是什么？

9.当VG大于VT且保持不变时，画出MOSFET的I-V曲线，并画出在线性区、非线

性区和饱和区时的沟道形状。

10.MOSFET的阈值电压与哪些因素有关？

11.半导体存储器的详细分类是怎样的？日常使用的U盘属于哪种类型的存储器，画出

其基本单元的结构示意图，并简要说明其工作原理。

12.画出不同偏压下，金属与n型半导体接触的能带图。

13.金属与半导体可以形成哪两种类型的接触？MESFET中的三个金属-半导体接触分

别是哪种类型？

14.对于一耗尽型MESFET，画出VG=0, -0.5, -1V（均大于阈值电压）时的I-V曲线示

意图。

15.画出隧道二极管的I-V曲线，并画出电流为谷值时对应的能带图。

16.两能级间的基本跃迁过程有哪些，发光二极管及激光器的主要跃迁机制分别是哪

种？

计算

Pn结的内建电势及耗尽区宽度

T=300K

Si: ,

GaAs: ,

, ,

Si: GaAs:

,

1.计算一砷化镓p-n结在300K时的内建电势及耗尽区宽度，其

N A＝1018cm-3和N D＝1016cm-3．

=1.29V

=0.596μm

2.一砷化镓单边突变结，其N A＝1019cm-3，N D=1015cm-3，计

算在反向偏压20V时的最大内建电场(T＝300K)．

=5.238μm

=7.64×104V/cm

3.对一砷化镓突变结，其中N A＝2×1019cm-3，N D＝

8×1015cm-3，计算零偏压和反向偏压4V时的结电容(T＝

300K)．

=1.34V

=0.48μm(0V), 0.96μm(-4V)

=2.29×10-8F/cm2(0V), 1.14×10-8F/cm2(-4V)

4.对于硅p+-n单边突变结，其N D＝5×1017cm-3，计算其击穿

电压。设其临界电场为6.2×105 V/cm．

=2.53V

5.已知在一理想晶体管中，各电流成分为：I Ep=4mA、

I En=0.02mA、I Cp=3.95mA、I Cn=0.002mA。求共射电流

增益β0及I CEO的值。

=0.983

è I CBO=0.34μA

=57.8

=20μA

6.一p-n-p硅晶体管其射、基、集电极掺杂浓度分别为

5×1018cm-3、2×1017cm-3和1016cm-3。器件截面积为

0.2mm2，基区宽度为1.0μm，射基结正向偏压为0.5V。其

射、基、集电极中少数载流子的扩散系数分别为52cm2/s、

40cm2/s和115cm2/s，而寿命分别为10-8s、10-7s和10-6s。

求晶体管的共基电流增益。

=4.66×102cm-3

=7.2×10-4cm

=18.6 cm-3

=0.143×10-4A

=1.03×10-7A

=0.993

1.试画出V G=V T时，n衬底的理想MOS二极管的能带图。

2.一N A=5×1016cm-3的金属-SiO2-Si电容器，请计算表面耗尽

区的最大宽度。

3.假设氧化层中的氧化层陷阱电荷呈三角形分布，

ρot(y)=q×5×1023×y（C/cm3），氧化层的厚度为10nm。

试计算因Q ot所导致的平带电压变化。

4.一n沟道的n+多晶硅-SiO2-Si MOSFET，其N A=1017cm-3，

Qf/q=5×1010cm-2，d=10nm，试计算其阈值电压。

5.针对上题中的器件，硼离子注入使阈值电压增加至+0.7V，假

设注入的离子在Si-SiO2的界面处形成一薄片负电荷，请计算注入的剂量。

6.将铜淀积于n型硅衬底上，形成一理想的肖特基二极管，若

øm=4.65eV，电子亲和力为4.01eV，N D=3×1016cm-3，而T=300K。计算出零偏压时的势垒高度、内建电势、耗尽区宽度以及最大电场。

7.若一n沟道砷化镓MESFET的势垒高度øBn=0.9eV，

N D=1017cm-3，a=0.2um，L=1um，且Z=10um。此器件为增强还是耗尽模式器件？

8.一n沟道砷化镓MESFET的沟道掺杂浓度N D=2×1015cm-3，

又øBn=0.8eV，a=0.5um，L=1um，μn=4500cm2/(Vs)，