微電子器件期末試題-

微電子器件期末試題一、填空題

1.PN結(jié)中P區(qū)和N區(qū)的摻雜濃度分別為NA和ND,本征載流子濃度為ni，

kTNANDln則PN結(jié)內(nèi)建電勢(shì)Vbi的表達(dá)式Vbi?。2qni2.對(duì)于單邊突變結(jié)P?N結(jié)，耗盡區(qū)主要分布在N區(qū)，該區(qū)濃度越低，則耗盡區(qū)寬度值越大，內(nèi)建電場(chǎng)的最大值越?。浑S著正向偏壓的增加，耗盡區(qū)寬度值降低，耗盡區(qū)內(nèi)的電場(chǎng)降低，擴(kuò)散電流提高；為了提高

P?N結(jié)二極管的雪崩擊穿電壓，應(yīng)降低N區(qū)的濃度，這將提高反向飽

和電流IS。

解析：?|E|_n?sma_qND_p?_d??s|Ema_|qNA?s|Ema_|?s|Ema_|qND_n?qNA??s?111?)|Ema_|?s|Ema_|qNDNAqN0(?s11Vbi???Ed_?(_n?_p)|Ema_|?|Ema_|2?_p22qN0|Ema_|?(2qN0Vbi)?[122kTNANDln(?sNAND)12ni]2?s(NA?ND)

對(duì)于單邊突變結(jié)，可通過(guò)適當(dāng)降低輕摻雜一側(cè)的摻雜濃度，使勢(shì)壘區(qū)拉寬來(lái)提高雪崩擊穿電壓。反向飽和電流IS?(qDpLpDpqDnDn2pn?np)?qni(?)LnLpNDLnNA3.在設(shè)計(jì)和制造晶體管時(shí)，為提高晶體管的電流放大系數(shù)，應(yīng)當(dāng)增加發(fā)射區(qū)和基區(qū)的摻雜濃度的比值解析：???_??[1?(NE，降低基區(qū)寬度。NB?1WB2DWNR)](1?EBB)?(1?b)(1?口E)2LBDBWENE?BR口BqV，此2kT4.對(duì)于硅PN結(jié)，當(dāng)V0.45V時(shí)，電流密度J滿足關(guān)系式

lnJ?qV，此時(shí)以正向擴(kuò)散電流為主；在室溫下，反向電流以勢(shì)壘區(qū)kT產(chǎn)生電流為主，該電流與ni存在?ni關(guān)系。

解析：當(dāng)溫度較低時(shí)，總的反射電流中以勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生電流為主；當(dāng)溫度較高時(shí)，則以反射擴(kuò)散電流為主。對(duì)于硅PN結(jié)，在室溫下以勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生電流為主，只有在很高的溫度下才以反向擴(kuò)散電流為主。反向擴(kuò)散電流含ni2因子，勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生電流則含?ni因子。

5.勢(shì)壘區(qū)電容Cs反映勢(shì)壘區(qū)邊緣的電離雜質(zhì)電荷隨外加電壓的變化；擴(kuò)散電容CD反映的是中性區(qū)的非平衡載流子電荷隨外加電壓的變化；變?nèi)荻O管是使用的勢(shì)壘區(qū)電容。

6.PN結(jié)電擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿兩種機(jī)制，其中雪崩擊穿機(jī)制決定的擊穿電壓具有正溫度系數(shù)。

7.在小電流的情況，雙極結(jié)型晶體管的?會(huì)降低，這是此時(shí)發(fā)射極電流中復(fù)合的比例增大；大電流時(shí)?會(huì)降低，這是由于大注入的基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)。

8.PN結(jié)反射飽和電流隨結(jié)溫升高而升高。MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)下，飽和輸出電流隨半導(dǎo)體溫度增加升高而降低，這主要是由于遷移率下降造成的。

解析：對(duì)于同一種半導(dǎo)體材料和相同的摻雜濃度，溫度越高，則ni越大在，反向飽和電流就越大在，所以J具有正溫度系數(shù)。

9.由于柵氧化層中通常帶正電，這使得N溝道MOSFET的閾值電壓絕對(duì)值變大，可動(dòng)鈉離子從金屬/絕緣層界面移向絕緣層/半導(dǎo)體界面，閾值電壓絕對(duì)值變小。

10.短溝道MOSFET漏極電流飽和是由于載流子速度飽和，隨著溝道長(zhǎng)度縮短，閾值電壓降低。長(zhǎng)溝道MOSFET漏極電流飽和是由于溝道夾斷。

11.為了提高雙極結(jié)型晶體管的基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)，應(yīng)降低基區(qū)寬度，降低基區(qū)摻雜濃度；當(dāng)基區(qū)寬度減半時(shí)，基區(qū)渡越時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的，這將降低基區(qū)穿通電壓。

12.雙極結(jié)型晶體管工作在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，此時(shí)用于模擬電路；工作在截止區(qū)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。13.PN結(jié)的少子存儲(chǔ)效應(yīng)產(chǎn)生PN結(jié)的反向恢復(fù)時(shí)間，存儲(chǔ)電荷消失的兩個(gè)途徑是：反向電流的抽取和少子的復(fù)合。

14.均勻基區(qū)晶體管，少子在基區(qū)中主要作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，又稱為均勻基區(qū)晶體管。緩變基區(qū)晶體管，少子在基區(qū)主要作漂移運(yùn)動(dòng)，又稱為漂移晶體管。由于內(nèi)建電場(chǎng)的存在使漂移晶體管少子的基區(qū)渡越時(shí)間低于擴(kuò)散晶體管。

15.對(duì)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)，勢(shì)壘區(qū)寬度增大，勢(shì)壘區(qū)內(nèi)的電場(chǎng)增強(qiáng)。16.PN結(jié)在較小偏壓下的反向電流由空穴擴(kuò)散電流、電子擴(kuò)散電流和勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生電流三部分所組成。

1417.PN結(jié)的擊穿有三種機(jī)理：它們分別是雪崩倍增、隧道效應(yīng)和熱擊穿。

18.在同一個(gè)N型襯底上形成兩個(gè)PN結(jié)，結(jié)深一樣，但P區(qū)摻雜濃度不一樣，問(wèn)：此時(shí)，高P區(qū)濃度PN結(jié)的擊穿電壓應(yīng)小于低P區(qū)濃度PN結(jié)的擊穿電壓。

19.對(duì)P溝道MOSFET，柵氧化層中的固定電荷Qo_將降低閾值電壓。20.在反偏的P?N結(jié)中，電場(chǎng)峰值出現(xiàn)在冶金結(jié)處，且N摻雜濃度越低，則耗盡區(qū)寬度越寬，耐壓越高。向P?區(qū)擴(kuò)展的耗盡區(qū)寬度比N區(qū)的擴(kuò)展的耗盡區(qū)寬度小，N區(qū)耗盡區(qū)電荷總數(shù)與P區(qū)耗盡區(qū)電荷總數(shù)相等。

21.對(duì)于硅材料，P?N?結(jié)的主要擊穿機(jī)理是隧道擊穿，P?N?結(jié)的主要擊穿機(jī)理是雪崩擊穿。其中，雪崩擊穿是由于碰撞電離現(xiàn)象所造成的，雪崩擊穿的判定條件是滿足表達(dá)式??d_?1或碰撞電壓積分為?。22.當(dāng)P?N?P結(jié)構(gòu)的N?區(qū)全耗盡時(shí)，該結(jié)構(gòu)的電流電壓特性呈現(xiàn)穿通擊穿的狀態(tài)；當(dāng)P?N?N結(jié)構(gòu)的N?區(qū)全耗盡時(shí)，該結(jié)構(gòu)的電流電壓特性呈現(xiàn)反向阻斷，正向?qū)顟B(tài)。

23.晶體管的共基電流增益與基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)和發(fā)射結(jié)發(fā)射效率有關(guān)。其中，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)被定義為集電結(jié)處電子電流與發(fā)射結(jié)處電子電流之比。影響它的主要結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)為基區(qū)寬度。發(fā)射結(jié)發(fā)射效率被定義為發(fā)射結(jié)處電子電流和發(fā)射結(jié)處總電流之比，影響它的結(jié)構(gòu)和材料主要參數(shù)為發(fā)射極與基極的濃度比。

24.隨著電極電流逐漸增加，在小注入和中等注入水平情況，晶體管

電流增益會(huì)增大，進(jìn)入大注入狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)Webster效應(yīng)。在極低電流水平下，電流增益是較小的，要提高該狀態(tài)下的電流增益，應(yīng)降低體內(nèi)陷阱。

25.降低基區(qū)電阻的工藝和版圖措施有增大基區(qū)摻雜和結(jié)深，采用無(wú)源基區(qū)重?fù)诫s、采用細(xì)線條，并增加基極條數(shù)目。

26.在高頻晶體管中，當(dāng)WB較大時(shí)，提高fT的主要措施是減小WB和減小集電結(jié)耗盡區(qū)，但是上述做法會(huì)帶來(lái)?yè)舸╇妷旱南陆?，因此需要折中?/p>

27.在高頻晶體管中，工作頻率每增加一倍，|??|減小一半，功率增益

1降為4，可定義功率增益和頻率平方的乘積為高頻優(yōu)質(zhì)，記為M。

28.對(duì)于MOSFET當(dāng)VGS?VT時(shí)，MOSFET電流仍然存在，這稱為亞閾區(qū)導(dǎo)電。此時(shí)，溝道表面處于弱反型狀態(tài)。在計(jì)算亞閾值電流時(shí)通常只計(jì)入擴(kuò)散電流，而忽略漂移電流。

29.對(duì)于MOSFET，改變閾值電壓是主要通過(guò)改變溝道摻雜濃度和改變柵氧化層厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而柵氧化層中的固定主要呈正電荷特性，柵氧化層中電荷對(duì)閾值電壓的影響是使閾值電壓減小。此外，襯底偏