1、半導體物理器件原理（期末試題大綱） 指導老師：陳建萍一、簡答題（共6題，每題4分）。代表試卷已出的題目1、耗盡區：半導體內部凈正電荷與凈負電荷區域，因為它不存在任何可動的電荷，為耗盡區（空間電荷區的另一種稱呼）。2、勢壘電容：由于耗盡區內的正負電荷在空間上分離而具有的電容充放電效應，即反偏Fpn結的電容。3、Pn結擊穿：在特定的反偏電壓下，反偏電流迅速增大的現象。4、歐姆接觸：金屬半導體接觸電阻很低，且在結兩邊都能形成電流的接觸。5、飽和電壓：柵結耗盡層在漏端剛好夾斷時所加的漏源電壓。戢6、閾值電壓：達到閾值反型點所需的柵壓。7、基區寬度調制效應：隨C-E結電壓或C-B結電壓的變化，中性基區寬

2、度的變化。8、截止頻率：共發射極電流增益的幅值為 1時的頻率。9、厄利效應：基帶寬度調制的另一種稱呼（晶體管有效基區寬度隨集電結偏置電壓的變化而變化的一種現象）10、隧道效應：粒子穿透薄層勢壘的量子力學現象。D _ kT11、愛因斯坦關系：擴散系數和遷移率的關系：12、擴散電容：正偏pn結內由于少子的存儲效應而形成的電容。13、空間電荷區：冶金結兩側由于n區內施主電離和p區內受主電離而形成的帶凈正電荷與凈負電荷的區域。14、單邊突變結：冶金結的一側的摻雜濃度遠大于另一側的摻雜濃度的pn結。15、界面態：氧化層-半導體界面處禁帶寬度中允許的電子能態。16、平帶電壓：平帶條件發生時所加的柵壓，此時

3、在氧化層下面的半 導體中沒有空間電荷區。17、閾值反型點：反型電荷密度等于摻雜濃度時的情形。18、表面散射：當載流子在源極和源漏極漂移時，氧化層 -半導體界 面處載流子的電場吸引作用和庫倫排斥作用。19、雪崩擊穿：由雪崩倍增效應引起的反向電流的急劇增大，稱為雪崩擊穿。20、內建電場：n區和p區的凈正電荷和負電荷在冶金結附近感生出 的電場叫內建電場，方向由正電荷區指向負電荷區，就是由n區指向 p區。21、齊納擊穿：在重摻雜pn結內，反偏條件下結兩側的導帶與價帶 離得非常近，以至于電子可以由p區的價帶直接隧穿到n區的導帶的 現象。22、大注入效應：大注入下，晶體管內產生三種物理現象，既三個效 應，

4、分別稱為：（1）基區電導調制效應；（2）有效基區擴展效應； （3）發射結電流集邊效應。它們都將造成晶體管電流放大系數的下降。 這里將它們統稱為大注入效應。23、電流集邊效應：在大電流下，基極的串聯電阻上產生一個大的壓降，使得發射極由邊緣到中心的電場減小， 從而電流密度從中心到邊 緣逐步增大，出現了發射極電流在靠近基區的邊緣逐漸增大， 此現象 稱為發射極電流集邊效應，或基區電阻自偏壓效應。 24、基區運輸因子：共基極電流增益中的一個系數，體現了中性基區 中載流子的復合（后面問答題出現了）25、表面電場效應：半導體中的電導被垂直于半導體表面電場調制的 現象。26、肖特基勢壘場效應：當半導體加正向偏

5、壓時，半導體一金屬勢壘 高度增大，無電荷流動，形成反偏；在金屬上加正向偏壓時，半導一 金屬勢壘高度減小，電子從半導體流向金屬，形成正偏。 27、發射效率：有效注入電流占發射極總電流的比例。（后面的問答題出現了） 28、反型層：絕緣層和襯底界面上出現與襯底中多數載流子極性相反的電荷，稱為反型層。W29、輻射復合：根據能量守恒原則，電子與空穴復合時應釋放一定的 能量，如果能量以光子的形式放出，這種復合成為輻射復合。30、光生伏特效應：指光照使不均勻半導體或者半導體與金屬結合的 不同部位之間產生電位差的現象。畫圖題。1、畫出零偏、反偏、正偏狀態下 pn結的能帶圖 2、畫出堆積、平帶、耗盡、本征及反型

6、狀態下，MOS電容器的能帶圖，以P/N型，Si為襯底 3、畫出平衡狀態下金屬與P/N型半導體接觸圖，其中Wm<Ws/Wm>Ws,并說明屬于何種接觸。.（1）金屬與n型半導體接觸，嗎產嗎，電子由半導體進入金屬，在半導體表面形成電子勢壘 （阻擋層） 電子由金屬進入半導體.人能帶下降，表面是電子勢阱.形成電導層（反阻擋層）金屬和n型半導體接觸能帶圖（嗎不叱）（2）金屬與p型半導體接觸 ,能帶上升，空穴勢阱，半導體表面是高電導壓，為p型反阻擋層 “加叱，能帶下降，形成空穴勢壘，為P型阻擋層叫產叩（小戶嗎金屬和P型半導體接觸能帶圖.,4、畫出PN結的實際I-V特性圖，并說明其與理想情況的區別

7、.反偏工空間電荷區載流子濃度低于平衡值；產生率高于復合率,有凈產生流；反向電流是反向擴散流與產生流之和OSi（和GaAs）等本征載流子濃度較低,空間電荷區內載流子產生流在反向 電流中起支配作用，所以理論值與實驗值相差較大.Ge本征載流子濃度較高，反向擴散流遠遠大于產生流，理論值與實際 符合較好.正偏小電流：空間電荷區內載流子濃度高于平衡值；載流子的復合高于產生，有凈的復合流：正向電流應為正向擴散流與空間電荷區凈復合流之一和。Si和GaAf,在電小流時，復合電流起支配作用，影響不可忽略；隨電 流密度增大，復合電流的影響減小，理論與實驗逐漸相符。5、畫出共源N溝道MOSFET小信號等效電路，并解釋

8、每個電容的物 理來源。參數Cds為漏-襯底Pn結電容，參數Cgst、Cgdt為總柵源電容和總柵漏電容。三、問答題 或1、空間電荷區寬度與反偏電壓的函數關系是什么？為什么空間電荷區寬度隨著反偏電壓的增大而增大？原因：在給定的雜質摻雜濃度條件下，耗盡區內的正負電荷要想增加, 空間電荷區的寬度 W就必須增大，因此，空間電荷區隨著外加反偏 電壓Vr的增加而展寬。2、pn結處于正向偏置和反向偏置下，說明其少數載流子的運動規律。答：pn結處于正向偏置下，電子向p區擴散，空穴向n區擴散（少 子注入）；非平衡少子邊擴散邊與多子復合，并在擴散長度處基本被 全部復合。Pn結處于反向偏置下，空間電荷區及其邊界少子濃

9、度低于平衡 值，擴散長度范圍內少子向xm內擴散，并在電場作用下漂移進對方 電極形成漂移電流.3、詳細說明肖特基二極管與普通二極管的區別。答：1. I-V關系式形式相同，由于電流輸運 機制不同，肖特基二極 管的電流要比pn結大幾個數量級。2 .相應的肖特基二極管的導通壓降也比較低。3 .因為肖特基二極管是單極性器件，只有多子，少子很少，可認為無少子存儲電荷，高頻特性好，開關時間短，一般在ps數量級pn結開關時間在ns數量級。4、閾值電壓的定義，并解釋什么是閾值電壓的表面勢？答：閾值電壓：達到閾值反型點所需的柵壓。閾值反型點為對于P型器件當表面勢© s=2（|）fp時或對于n型器件當表面勢© s=2（|）fn時的 期間狀態。閾值電壓的表面勢：它是體內 EFi與表面EFi的勢壘高度。05、說明 MOS 電容器中反型層電荷的產生過程6、寫出實際MOS閾值電壓表達式并說明試中各項的物理意義a _ Q用cc-(>O式中第一項是為消除半導體和金屬的功函數差的影響，所需要的 平帶電壓；第二項是為了消除絕緣層中