1、半導(dǎo)體物理器件原理（期末試題大綱） 指導(dǎo)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(qū)：半導(dǎo)體內(nèi)部凈正電荷與凈負(fù)電荷區(qū)域，因?yàn)樗淮嬖谌魏慰蓜?dòng)的電荷，為耗盡區(qū)（空間電荷區(qū)的另一種稱呼）。2、勢(shì)壘電容：由于耗盡區(qū)內(nèi)的正負(fù)電荷在空間上分離而具有的電容充放電效應(yīng)，即反偏Fpn結(jié)的電容。3、Pn結(jié)擊穿：在特定的反偏電壓下，反偏電流迅速增大的現(xiàn)象。4、歐姆接觸：金屬半導(dǎo)體接觸電阻很低，且在結(jié)兩邊都能形成電流的接觸。5、飽和電壓：柵結(jié)耗盡層在漏端剛好夾斷時(shí)所加的漏源電壓。戢6、閾值電壓：達(dá)到閾值反型點(diǎn)所需的柵壓。7、基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)：隨C-E結(jié)電壓或C-B結(jié)電壓的變化，中性基區(qū)寬

2、度的變化。8、截止頻率：共發(fā)射極電流增益的幅值為 1時(shí)的頻率。9、厄利效應(yīng)：基帶寬度調(diào)制的另一種稱呼（晶體管有效基區(qū)寬度隨集電結(jié)偏置電壓的變化而變化的一種現(xiàn)象）10、隧道效應(yīng)：粒子穿透薄層勢(shì)壘的量子力學(xué)現(xiàn)象。D _ kT11、愛因斯坦關(guān)系：擴(kuò)散系數(shù)和遷移率的關(guān)系：12、擴(kuò)散電容：正偏pn結(jié)內(nèi)由于少子的存儲(chǔ)效應(yīng)而形成的電容。13、空間電荷區(qū)：冶金結(jié)兩側(cè)由于n區(qū)內(nèi)施主電離和p區(qū)內(nèi)受主電離而形成的帶凈正電荷與凈負(fù)電荷的區(qū)域。14、單邊突變結(jié)：冶金結(jié)的一側(cè)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于另一側(cè)的摻雜濃度的pn結(jié)。15、界面態(tài)：氧化層-半導(dǎo)體界面處禁帶寬度中允許的電子能態(tài)。16、平帶電壓：平帶條件發(fā)生時(shí)所加的柵壓，此時(shí)

3、在氧化層下面的半 導(dǎo)體中沒有空間電荷區(qū)。17、閾值反型點(diǎn)：反型電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形。18、表面散射：當(dāng)載流子在源極和源漏極漂移時(shí)，氧化層 -半導(dǎo)體界 面處載流子的電場(chǎng)吸引作用和庫倫排斥作用。19、雪崩擊穿：由雪崩倍增效應(yīng)引起的反向電流的急劇增大，稱為雪崩擊穿。20、內(nèi)建電場(chǎng)：n區(qū)和p區(qū)的凈正電荷和負(fù)電荷在冶金結(jié)附近感生出 的電場(chǎng)叫內(nèi)建電場(chǎng)，方向由正電荷區(qū)指向負(fù)電荷區(qū)，就是由n區(qū)指向 p區(qū)。21、齊納擊穿：在重?fù)诫spn結(jié)內(nèi)，反偏條件下結(jié)兩側(cè)的導(dǎo)帶與價(jià)帶 離得非常近，以至于電子可以由p區(qū)的價(jià)帶直接隧穿到n區(qū)的導(dǎo)帶的 現(xiàn)象。22、大注入效應(yīng)：大注入下，晶體管內(nèi)產(chǎn)生三種物理現(xiàn)象，既三個(gè)效 應(yīng)，

4、分別稱為：（1）基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)；（2）有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)； （3）發(fā)射結(jié)電流集邊效應(yīng)。它們都將造成晶體管電流放大系數(shù)的下降。 這里將它們統(tǒng)稱為大注入效應(yīng)。23、電流集邊效應(yīng)：在大電流下，基極的串聯(lián)電阻上產(chǎn)生一個(gè)大的壓降，使得發(fā)射極由邊緣到中心的電場(chǎng)減小， 從而電流密度從中心到邊 緣逐步增大，出現(xiàn)了發(fā)射極電流在靠近基區(qū)的邊緣逐漸增大， 此現(xiàn)象 稱為發(fā)射極電流集邊效應(yīng)，或基區(qū)電阻自偏壓效應(yīng)。 24、基區(qū)運(yùn)輸因子：共基極電流增益中的一個(gè)系數(shù)，體現(xiàn)了中性基區(qū) 中載流子的復(fù)合（后面問答題出現(xiàn)了）25、表面電場(chǎng)效應(yīng)：半導(dǎo)體中的電導(dǎo)被垂直于半導(dǎo)體表面電場(chǎng)調(diào)制的 現(xiàn)象。26、肖特基勢(shì)壘場(chǎng)效應(yīng)：當(dāng)半導(dǎo)體加正向偏

5、壓時(shí)，半導(dǎo)體一金屬勢(shì)壘 高度增大，無電荷流動(dòng)，形成反偏；在金屬上加正向偏壓時(shí)，半導(dǎo)一 金屬勢(shì)壘高度減小，電子從半導(dǎo)體流向金屬，形成正偏。 27、發(fā)射效率：有效注入電流占發(fā)射極總電流的比例。（后面的問答題出現(xiàn)了） 28、反型層：絕緣層和襯底界面上出現(xiàn)與襯底中多數(shù)載流子極性相反的電荷，稱為反型層。W29、輻射復(fù)合：根據(jù)能量守恒原則，電子與空穴復(fù)合時(shí)應(yīng)釋放一定的 能量，如果能量以光子的形式放出，這種復(fù)合成為輻射復(fù)合。30、光生伏特效應(yīng)：指光照使不均勻半導(dǎo)體或者半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的 不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。畫圖題。1、畫出零偏、反偏、正偏狀態(tài)下 pn結(jié)的能帶圖 2、畫出堆積、平帶、耗盡、本征及反型

6、狀態(tài)下，MOS電容器的能帶圖，以P/N型，Si為襯底 3、畫出平衡狀態(tài)下金屬與P/N型半導(dǎo)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(dǎo)體接觸，嗎產(chǎn)嗎，電子由半導(dǎo)體進(jìn)入金屬，在半導(dǎo)體表面形成電子勢(shì)壘 （阻擋層） 電子由金屬進(jìn)入半導(dǎo)體.人能帶下降，表面是電子勢(shì)阱.形成電導(dǎo)層（反阻擋層）金屬和n型半導(dǎo)體接觸能帶圖（嗎不叱）（2）金屬與p型半導(dǎo)體接觸 ,能帶上升，空穴勢(shì)阱，半導(dǎo)體表面是高電導(dǎo)壓，為p型反阻擋層 “加叱，能帶下降，形成空穴勢(shì)壘，為P型阻擋層叫產(chǎn)叩（小戶嗎金屬和P型半導(dǎo)體接觸能帶圖.,4、畫出PN結(jié)的實(shí)際I-V特性圖，并說明其與理想情況的區(qū)別

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

8、每個(gè)電容的物 理來源。參數(shù)Cds為漏-襯底Pn結(jié)電容，參數(shù)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(qū)寬度與反偏電壓的函數(shù)關(guān)系是什么？為什么空間電荷區(qū)寬度隨著反偏電壓的增大而增大？原因：在給定的雜質(zhì)摻雜濃度條件下，耗盡區(qū)內(nèi)的正負(fù)電荷要想增加, 空間電荷區(qū)的寬度 W就必須增大，因此，空間電荷區(qū)隨著外加反偏 電壓Vr的增加而展寬。2、pn結(jié)處于正向偏置和反向偏置下，說明其少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。答：pn結(jié)處于正向偏置下，電子向p區(qū)擴(kuò)散，空穴向n區(qū)擴(kuò)散（少 子注入）；非平衡少子邊擴(kuò)散邊與多子復(fù)合，并在擴(kuò)散長度處基本被 全部復(fù)合。Pn結(jié)處于反向偏置下，空間電荷區(qū)及其邊界少子濃

9、度低于平衡 值，擴(kuò)散長度范圍內(nèi)少子向xm內(nèi)擴(kuò)散，并在電場(chǎng)作用下漂移進(jìn)對(duì)方 電極形成漂移電流.3、詳細(xì)說明肖特基二極管與普通二極管的區(qū)別。答：1. I-V關(guān)系式形式相同，由于電流輸運(yùn) 機(jī)制不同，肖特基二極 管的電流要比pn結(jié)大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。2 .相應(yīng)的肖特基二極管的導(dǎo)通壓降也比較低。3 .因?yàn)樾ぬ鼗O管是單極性器件，只有多子，少子很少，可認(rèn)為無少子存儲(chǔ)電荷，高頻特性好，開關(guān)時(shí)間短，一般在ps數(shù)量級(jí)pn結(jié)開關(guān)時(shí)間在ns數(shù)量級(jí)。4、閾值電壓的定義，并解釋什么是閾值電壓的表面勢(shì)？答：閾值電壓：達(dá)到閾值反型點(diǎn)所需的柵壓。閾值反型點(diǎn)為對(duì)于P型器件當(dāng)表面勢(shì)© s=2（|）fp時(shí)或?qū)τ趎型器件當(dāng)表面勢(shì)© s=2（|）fn時(shí)的 期間狀態(tài)。閾值電壓的表面勢(shì)：它是體內(nèi) EFi與表面EFi的勢(shì)壘高度。05、說明 MOS 電容器中反型層電荷的產(chǎn)生過程6、寫出實(shí)際MOS閾值電壓表達(dá)式并說明試中各項(xiàng)的物理意義a _ Q用cc-(>O式中第一項(xiàng)是為消除半導(dǎo)體和金屬的功函數(shù)差的影響，所需要的 平帶電壓；第二項(xiàng)是為了消除絕緣層中