電子與通信技術(shù)：微電子學(xué)考試題

電子與通信技術(shù)：微電子學(xué)考試題1、問答題

解釋PN節(jié)的單向?qū)щ娦裕空_答案：載流子漂移（電流）和擴(kuò)散（電流）過程保持平衡（相等），形成自建場(chǎng)和自建勢(shì)在PN結(jié)上外加一電壓，如果P型一邊接正極，N型一邊接負(fù)極，電流（江南博哥）便從P型一邊流向N型一邊，空穴和電子都向界面運(yùn)動(dòng)，使空間電荷區(qū)變窄，甚至消失，電流可以順利通過。如果N型一邊接外加電壓的正極，P型一邊接負(fù)極，則空穴和電子都向遠(yuǎn)離界面的方向運(yùn)動(dòng)，使空間電荷區(qū)變寬，電流不能流過。這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?、填空題

根據(jù)不同的擊穿機(jī)理，PN結(jié)擊穿主要分為（）和隧道擊穿這兩種電擊穿。正確答案：雪崩擊穿3、填空題

集成電路的特征尺寸有時(shí)也稱線寬，通常是指集成電路中半導(dǎo)體器件的（）。正確答案：最小尺度4、判斷題

對(duì)于發(fā)光二極管，其內(nèi)量子效率比外量子效率小。正確答案：錯(cuò)5、填空題

（）集成電路已成為集成電路的主流。正確答案：CMOS6、判斷題

在集成電路制造工藝步驟中，光刻與刻蝕能把掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上來。正確答案：對(duì)7、判斷題

對(duì)于一個(gè)PN結(jié)，如果反偏電壓降低，耗盡區(qū)寬度將減小。正確答案：對(duì)8、判斷題

微機(jī)電系統(tǒng)的制造工藝與IC制造工藝是完全一樣的。正確答案：錯(cuò)9、填空題

能量最高的是價(jià)電子所填充的能帶，稱為（）。正確答案：價(jià)帶10、問答題

載流子的輸運(yùn)有哪些模式？對(duì)這些輸運(yùn)模式進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述。正確答案：載流子的漂移運(yùn)動(dòng)：載流子在電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：載流子在化學(xué)勢(shì)作用下運(yùn)動(dòng)11、判斷題

同種半導(dǎo)體材料在相同溫度下電子的遷移率比空穴的遷移率小。正確答案：錯(cuò)12、問答題

簡(jiǎn)單敘述微電子學(xué)對(duì)人類社會(huì)的作用？正確答案：可以毫不夸張地說，沒有微電子技術(shù)的進(jìn)步，就不可能有今天信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微電子已經(jīng)成為整個(gè)信息社會(huì)發(fā)展的基石。隨著微電子的發(fā)展，器件的特征尺寸越來越小。13、名詞解釋

器件模擬正確答案：給定器件結(jié)構(gòu)和摻雜分布，采用數(shù)值方法直接求解器件的基本方程，得到直流（DC.、交流（AC.、瞬態(tài)特性和某些電學(xué)參數(shù)））。14、填空題

所謂（），指在時(shí)間上和幅度上離散取值的信號(hào)。正確答案：數(shù)字信號(hào)15、問答題

21世紀(jì)硅微電子技術(shù)的主要發(fā)展方向有哪些？正確答案：特征尺寸繼續(xù)等比例縮小；集成電路（IC.將發(fā)展成為系統(tǒng)芯片（SOC））；微電子技術(shù)與其它領(lǐng)域相結(jié)合將產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè)和新的學(xué)科，例如MEMS、DNA芯片等。16、問答題

用你自己的話解釋微電子學(xué)、集成電路的概念？正確答案：集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，使電子元件向著微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。17、填空題

雙極型晶體管可以用來產(chǎn)生、放大和處理各種（）。正確答案：模擬電信號(hào)18、名詞解釋

溝道長度調(diào)制效應(yīng)正確答案：當(dāng)MOSFET進(jìn)入飽和區(qū)時(shí)有效溝道長度隨漏源電壓的變化而變化，從而漏電流略有增加。19、問答題

閂鎖效應(yīng)起因？正確答案：由于寄生的可控硅效應(yīng)引起CMOS電路的電源和地之間的短路，使CMOS集成電路失效。防止latch-up的方法：1、使N溝器件遠(yuǎn)離N阱，減小橫向NPN管的b值；但會(huì)是芯片面積增大。2、使Rnwell和Rpsubs盡量??；使用盡量多的阱接觸孔和襯底接觸孔；對(duì)于大電流器件使用保護(hù)環(huán)：PMOS管周圍加接電源的N+保護(hù)環(huán)；NMOS管周圍加接地的P+保護(hù)環(huán)；大多數(shù)情況下，通過仔細(xì)地設(shè)計(jì)版圖可以消除latch-up。20、判斷題

SOC指的是系統(tǒng)芯片。正確答案：對(duì)21、問答題

什么是線性電源？正確答案：線性電源是先將交流電經(jīng)過變壓器降低電壓幅值，再經(jīng)過整流電路整流后，得到脈沖直流電，后經(jīng)濾波得到帶有微小波紋電壓的直流電壓。要達(dá)到高精度的直流電壓，必須經(jīng)過穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓。22、填空題

本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，熱穩(wěn)定性很（）。正確答案：差23、問答題

什么是電路模擬？其在IC設(shè)計(jì)中的作用？正確答案：電路模擬：根據(jù)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元件參數(shù)將電路問題轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方程并求解，根據(jù)計(jì)算結(jié)果檢驗(yàn)電路設(shè)計(jì)的正確性。作用：版圖設(shè)計(jì)前的電路設(shè)計(jì)，保證電路正確（包括電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)）有單元庫支持：?jiǎn)卧孪冉?jīng)過電路模擬無單元庫支持的全定制設(shè)計(jì)：由底向上，首先對(duì)單元門電路進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、電路模擬，依此進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)，直至整個(gè)電路。后仿真：考慮了寄生參數(shù)，由電路模擬預(yù)測(cè)電路性能。24、判斷題

雙極集成電路中的晶體管工作機(jī)理依賴于電子或者空穴。正確答案：錯(cuò)25、判斷題

微電子技術(shù)、通信技術(shù)和因特網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)發(fā)展的三大基礎(chǔ)。正確答案：錯(cuò)26、填空題

集成電路制造通常包括集成電路設(shè)計(jì)、工藝加工、（）、封裝等工序。正確答案：測(cè)試27、判斷題

常用來制造半導(dǎo)體發(fā)光二極管的材料是直接躍遷晶體材料。正確答案：對(duì)28、填空題

微電子學(xué)是以實(shí)現(xiàn)（）的集成為目的的。正確答案：電路和系統(tǒng)29、填空題

晶體性質(zhì)的基本特征之一是具有（）。正確答案：方向性30、名詞解釋

短溝道效應(yīng)正確答案：溝道長度減小到一定程度后出現(xiàn)的一系列二級(jí)物理效應(yīng)，如閾值電壓的變化。31、問答題

集成電路的性能指標(biāo)有哪些？正確答案：集成度、速度、功耗（功耗延遲積，又稱電路的優(yōu)值。功耗延遲積越小，集成電路的速度越快或功耗越低，性能越好）、特征尺寸（集成電路中半導(dǎo)體器件的最小尺度）、可靠性。32、問答題

什么是N型半導(dǎo)體？什么是P型半導(dǎo)體？如何獲得？正確答案：①依靠導(dǎo)帶電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體叫N型半導(dǎo)體，主要通過摻諸如P、Sb等施主雜質(zhì)獲得；②依靠?jī)r(jià)帶空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體叫P型半導(dǎo)體，主要通過摻諸如B、In等受主雜質(zhì)獲得；③摻雜方式主要有擴(kuò)散和離子注入兩種；經(jīng)雜質(zhì)補(bǔ)償半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型取決于其摻雜濃度高者。33、填空題

非晶、（）、單晶是固體的三種基本類型。正確答案：多晶34、填空題

晶體管的直流特性（）是指晶體管的輸入和輸出電流-電壓關(guān)系曲線。正確答案：曲線35、問答題

經(jīng)過那些工藝流程可以實(shí)現(xiàn)選擇“摻雜”？寫出工藝流程。正確答案：摻雜主要有兩種方法，即熱擴(kuò)散和離子注入；①熱擴(kuò)散：高溫環(huán)境下，由于熱運(yùn)動(dòng)雜質(zhì)原子運(yùn)動(dòng)到半導(dǎo)體內(nèi)部形成一定的分布。主要有兩步工藝，即預(yù)淀積（恒定表面源擴(kuò)散）和再分布（有限表面源擴(kuò)散）；通過在硅表面生成氧化層再進(jìn)行光刻形成掩蔽膜后可以對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行摻雜。②離子注入：將帶電的、經(jīng)過強(qiáng)電場(chǎng)加速具有高能量的雜質(zhì)離子射入到半導(dǎo)體基片中，再經(jīng)退火使雜質(zhì)激活，在半導(dǎo)體內(nèi)部形成一定的雜質(zhì)分布。主要過程為：離子源產(chǎn)生注入離子經(jīng)初聚焦系統(tǒng)聚成離子束射向磁分析器，篩選出所需離子經(jīng)加速器獲得高能量，通過偏束板使帶電離子打向靶室的樣片上，完成離子注入。對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行離子注入方式摻雜可以加掩蔽膜也可以不加掩蔽膜。36、填空題

在正常使用條件下，晶體管的發(fā)射結(jié)加正向小電壓，稱為（）偏置，集電結(jié)加反向大電壓，稱為反向偏置。正確答案：正向37、問答題

微電子器件的特征尺寸繼續(xù)縮小的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？正確答案：第一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)層次：微細(xì)加工；第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：互連技術(shù)；第三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：新型器件結(jié)構(gòu)，新型材料體系（高K介質(zhì)，金屬柵電極，低K介質(zhì)，SOI材料）。38、填空題

在P型半導(dǎo)體中空穴是多子，（）是少子。正確答案：電子39、填空題

半導(dǎo)體集成電路是采用半導(dǎo)體工藝技術(shù)，在硅基片上制作包括電阻、電容、（）、晶體管等元器件并具有某種電路功能的集成電路。正確答案：二極管40、填空題

MOS型集成電路又分為NMOS、PMOS、（）型。正確答案：CMOS41、判斷題

雙極型集成電路工藝是用來制造CMOS集成電路。正確答案：錯(cuò)42、名詞解釋

平帶電壓正確答案：它表示由于柵極材料和襯底材料間的功函數(shù)差以及柵氧化層中固定正電荷的影響而引起的電壓偏移。43、問答題

集成電路設(shè)計(jì)流程，三個(gè)設(shè)計(jì)步驟？正確答案：A.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)B.邏輯和電路設(shè)計(jì)C.版圖設(shè)計(jì)44、填空題

PN結(jié)的最基本性質(zhì)之一就是其具有（）。正確答案：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?5、填空題

（）是載流子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)速度的快慢的量度。正確答案：遷移率46、填空題

隧道擊穿主要取決于空間電荷區(qū)中的（）。正確答案：最大電場(chǎng)47、判斷題

如果光刻膠在曝光前可溶于某種溶液而經(jīng)過曝光后不可溶，則這種光刻膠為正膠。正確答案：錯(cuò)48、問答題

晶體管的基極寬度會(huì)影響那些參數(shù)？為什么？正確答案：①影響電流增益，定性分析Wb越小，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)越大，從而電流增益越大；②影響基區(qū)穿通電壓，Wb越小，越容易發(fā)生基區(qū)穿通現(xiàn)象；③影響特征頻率fT，Wb越小，基區(qū)渡越時(shí)間越小，從而可提高特征頻率；④影響基區(qū)串聯(lián)電阻Rb，Wb越小，基區(qū)串聯(lián)電阻Rb越大，另外寬基區(qū)晶體管不易引起電流集邊效應(yīng)。49、問答題

列舉出你見到的、想到的不同類型的集成電路及其主要作用？正確答案：集成電路按用途可分為電視機(jī)用集成電路、音響用集成電路、影碟機(jī)用集成電路、錄像機(jī)用集成電路、電腦（微機(jī)）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機(jī)用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報(bào)警器用集成電路及各種專用集成電路。50、判斷題

CMOS電路與雙極集成電路相比速度快。正確答案：錯(cuò)51、判斷題

標(biāo)準(zhǔn)雙極型工藝中的縱向NPN晶體管的發(fā)射區(qū)摻雜濃度比集電區(qū)小。正確答案：錯(cuò)52、判斷題

從電路原理受控源的角度本質(zhì)上看，工作在飽和區(qū)的MOS晶體管本質(zhì)等效為電壓控制電流源。正確答案：對(duì)53、填空題

MOSIC的缺點(diǎn)是（）。正確答案：驅(qū)動(dòng)能力較弱54、判斷題

對(duì)于處于飽和區(qū)的MOS晶體管，漏源電流隨其寬長比的增大而增大。正確答案：對(duì)55、判斷題

EDA是計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試的英文簡(jiǎn)稱。正確答案：錯(cuò)56、填空題

PN結(jié)總的電容應(yīng)該包括勢(shì)壘電容和（）之和。正確答案：擴(kuò)散電容57、問答題

什么是基區(qū)寬變效應(yīng)，基區(qū)寬變效應(yīng)受哪些因素影響？正確答案：①基區(qū)寬變效應(yīng)：由于外加電壓的變化使有效基區(qū)寬度發(fā)生變化的現(xiàn)象，又稱厄利效應(yīng)。②要提高厄利電壓，減小基區(qū)寬變效應(yīng)的影響，應(yīng)增大基區(qū)寬度，使基區(qū)寬變的相對(duì)影響變小。另外如果提高基區(qū)摻雜濃度，則對(duì)于一定的Vce，集電結(jié)耗盡層變化較小，也可以減小基區(qū)寬變效應(yīng)的影響，提高厄利電壓。但是這兩條措施均與增大電流增益的要求沖突，應(yīng)該綜合考慮。58、填空題

雙極型晶體管其有兩種基本結(jié)構(gòu)：PNP型和（）型。正確答案：NPN59、判斷題

半導(dǎo)體激光器的工作原理是受激發(fā)射。正確答案：對(duì)60、判斷題

微電子技術(shù)的核心是集成電路，中央處理器是集成電路的標(biāo)志性產(chǎn)品之一。正確答案：對(duì)61、填空題

集成電路的特征尺寸是衡量集成電路加工工藝水平和（）的主要指標(biāo)。正確答案：設(shè)計(jì)水平62、問答題

CMOS集成電路版圖設(shè)計(jì)中，什么是有比例設(shè)計(jì)和無比例設(shè)計(jì)，對(duì)電學(xué)參數(shù)有哪些影響？正確答案：用電路分別實(shí)現(xiàn)二輸入與非門：兩個(gè)N管為串聯(lián)，兩個(gè)P管為并聯(lián)；假設(shè)電路開關(guān)特性要求對(duì)稱，即：上升時(shí)間Tr等于下降時(shí)間Tf，則版圖結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱的，通常稱為有比例的版圖設(shè)計(jì)。這就要求NMOS與PMOS的W/L成一定比例，從而影響其溝道電阻和源漏電流。63、填空題

遷移率反映的是載流子（）在單位電場(chǎng)作用下的平均漂移速度。正確答案：電子和空穴64、問答題

簡(jiǎn)述晶體管的直流工作原理？正確答案：根據(jù)晶體管的兩個(gè)PN結(jié)的偏置情況晶體管可工作在正向放大、飽和、截止和反向放大模式。實(shí)際運(yùn)用中主要是正向放大模式，此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，以NPN晶體管為例說明載流子運(yùn)動(dòng)過程；①射區(qū)向基區(qū)注入電子；正偏的發(fā)射結(jié)上以多子擴(kuò)散為主，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，基區(qū)向發(fā)射區(qū)注入空穴，電子流遠(yuǎn)大于空穴流；②基區(qū)中自由電子邊擴(kuò)散邊復(fù)合。電子注入基區(qū)后成為非平衡少子，故存在載流子復(fù)合，但因基區(qū)很薄且不是重?fù)诫s，所以大部分電子能到達(dá)集電結(jié)邊緣；③集電區(qū)收集自由電子：由于集電結(jié)反偏，從而將基區(qū)擴(kuò)散來的電子掃入集電區(qū)形成電子電流，另外還存在反向飽和電流，主要由集電區(qū)空穴組成，但很小，可以忽略。65、填空題

硅和鍺都是Ⅳ族元素，它們具有（）結(jié)構(gòu)。正確答案：金剛石晶格66、填空題

組合邏輯電路的輸出狀態(tài)只與當(dāng)時(shí)的（）有關(guān)。正確答案：輸入狀態(tài)67、問答題

什么是集成電路設(shè)計(jì)？正確答案：根據(jù)電路功能和性能的要求，在正確選擇系統(tǒng)配置、電路形式、器件結(jié)構(gòu)、工藝方案和設(shè)計(jì)規(guī)則的情況下，盡量減小芯片面積，降低設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)周期，以保證全局優(yōu)化，設(shè)計(jì)出滿足要求的集成電路。68、問答題

簡(jiǎn)述VHDL語言的用途及其電路描述風(fēng)格？正確答案：VHDL語言的用途（1）對(duì)IC設(shè)計(jì)，支持從系統(tǒng)級(jí)到門和器件級(jí)的電路描述，并具有在不同設(shè)計(jì)層次上的模擬驗(yàn)證機(jī)制；（2）可作為綜合軟件的輸入語言，支持電路描述由高層向低層的轉(zhuǎn)換VHDL描述電路的風(fēng)格。結(jié)構(gòu)體對(duì)電路描述的方式：結(jié)構(gòu)描述：描述電路由哪些模塊、如何連接構(gòu)成的；數(shù)據(jù)流描述：使用VHDL內(nèi)建的運(yùn)算符描述電路的輸入輸出關(guān)系；行為描述：使用進(jìn)程語句，描述電路的行為或者算法。69、判斷題

常用的IC設(shè)計(jì)方法有全定制設(shè)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)方法、門陣列設(shè)計(jì)方法和可編程邏輯電路設(shè)計(jì)方法等。對(duì)于性能要求很高或批量很大的產(chǎn)品，如存儲(chǔ)器、微處理器等，一般采用可編程邏輯電路設(shè)計(jì)方法。正確答案：錯(cuò)70、問答題

光電器件主要包括哪幾類？簡(jiǎn)述光電倍增管的基本原理？正確答案：（1）光電子器件：光子和電子共同起作用的半導(dǎo)體器件，其中光子擔(dān)任主要角色。主要包括三大類：發(fā)光器件：將電能轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)光二極管半導(dǎo)體激光器；太陽能電池：將光能轉(zhuǎn)換為電能；光電探測(cè)器：利用電子學(xué)方法檢測(cè)光信號(hào)的。（2）光電倍增管的基本原理：當(dāng)光照射到光陰極時(shí)，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場(chǎng)進(jìn)入倍增系統(tǒng)，并通過進(jìn)一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號(hào)輸出。71、填空題

反映半導(dǎo)體中載流子導(dǎo)電能力的一個(gè)重要參數(shù)是（）。正確答案：遷移率72、填空題

N型半導(dǎo)體中電子是多子，空穴是（）。正確答案：少子73、問答題

對(duì)門電路而言，高低電平噪聲容限受哪些因素影響？正確答案：電源電壓，器件參數(shù)（寬長比、氧化層厚度），電壓擺幅①當(dāng)mV（開關(guān)閾值）處在電壓擺幅的中點(diǎn)附近時(shí)，低電平噪聲容限和高電容噪聲容限具有相同的值。②若希望使噪聲容限最大并得到對(duì)稱的特性，可以使PMOS部分比NMOS部分寬以均衡晶體管的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。③增益越大，噪聲容限越大，當(dāng)增益為無窮大時(shí)，噪聲容限橫跨整個(gè)電壓擺幅。④適當(dāng)提高電源電壓也可以提高噪聲容限，但這在TTL電路中不可行。另外，噪聲容限也與輸入模式有關(guān)。74、填空題

晶體管的直流特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域：放大區(qū)，飽和區(qū)，（）。正確答案：截止區(qū)75、名詞解釋

厄利電壓正確答案：反向延長晶體管的I-V特性曲線與電壓軸交點(diǎn)的電壓的絕對(duì)值。這是因?yàn)榛鶇^(qū)寬變效應(yīng)導(dǎo)致β隨Vce增大而增大，Ic隨之增大。76、名詞解釋

工藝模擬正確答案：對(duì)工藝過程建立數(shù)學(xué)模型，在某些已知工藝參數(shù)的情況下，對(duì)工藝過程進(jìn)行數(shù)值求解，計(jì)算經(jīng)過該工序后的雜質(zhì)濃度分布、結(jié)構(gòu)特性變化（厚度和寬度變化）或應(yīng)力變化（氧化、薄膜淀積、熱過程等引起）。77、填空題

2000年，因發(fā)明集成電路而被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的是（）。正確答案：基爾比78、填空題

雙極型晶體管可以作為放大晶體管，也可以作為（）來使用，在電路中得到了大量的應(yīng)用。正