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文檔簡介

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

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