“微电子器件”课程复习题
一、填空题
1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（ ）和（ ）。
2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电荷。内建电场的方向是从（N ）区指向（P ）区。
3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。
4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（短），内建电场的最大值就越（大），内建电势V bi 就越（大），反向饱和电流I 0就越（小），势垒电容C T 就越（ ），雪崩击穿电压就越（低）。
5、硅突变结内建电势V bi 可表为（ ），在室温下的典型值为（0.8）伏特。
6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒高度会（降低）。
7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（变宽），势垒区的势垒高度会（增高）。
8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可表示为（ ）。若P 型区的掺杂浓度173A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（ ）。
9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（高）；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（低）。
10、PN 结的正向电流由（空穴扩散Jdp ）电流、（电子扩散电流Jdn ）电流和（势垒区复合电流Jr ）电流三部分所组成。
11、PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（多子）；PN 结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（少子）。
12、当对PN 结外加正向电压时，由N 区注入P 区的非平衡电子一边向前扩散，一边（复合）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（ ）。
13、PN 结扩散电流的表达式为（ ）。这个表达式在正向电压下可简化为
（ ），在反向电压下可简化为（ ）。
14、在PN 结的正向电流中，当电压较低时，以（复合）电流为主；当电压较高时，以（扩
散）电流为主。
15、薄基区二极管是指PN 结的某一个或两个中性区的长度小于（少子扩散长度）。在薄基
区二极管中，少子浓度的分布近似为（线性）。
16、小注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远小于该区的（平衡多子）浓
度，因此该区总的多子浓度中的（非平衡）多子浓度可以忽略。
17、大注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远大于该区的（平衡多子）浓
度，因此该区总的多子浓度中的（平衡）多子浓度可以忽略。
18、势垒电容反映的是PN 结的（中性区中的非平衡载流子）电荷随外加电压的变化率。PN
结的掺杂浓度越高，则势垒电容就越（高）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（低）。
19、扩散电容反映的是PN 结的（势垒区边缘的电离杂质）电荷随外加电压的变化率。正向
电流越大，则扩散电容就越（大）；少子寿命越长，则扩散电容就越（大）。
20、在PN 结开关管中，在外加电压从正向变为反向后的一段时间内，会出现一个较大的反
向电流。引起这个电流的原因是存储在（N ）区中的（非平衡少子）电荷。这个电荷的消失途径有两条，即（反向电流的抽取）和（自身的复合）。
21、从器件本身的角度，提高开关管的开关速度的主要措施是（）和
（ ）。
22、PN 结的击穿有三种机理，它们分别是（ ）、（ ）和（ ）。
23、PN 结的掺杂浓度越高，雪崩击穿电压就越（ ）；结深越浅，雪崩击穿电压就越（ ）。
24、雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是（ ）和（ ）。
25、晶体管的基区输运系数是指（基区中到达集电结的少子）电流与（从发射结刚注入基区
的少子）电流之比。由于少子在渡越基区的过程中会发生（复合），从而使基区输运系数（小于1）。为了提高基区输运系数，应当使基区宽度（减小）基区少子扩散长度。
26、晶体管中的少子在渡越（基区）的过程中会发生（复合），从而使到达集电结的少子比
从发射结注入基区的少子（少）。
27、晶体管的注入效率是指（在发射结正偏，集电结零偏的条件下从发射区注入基区的少子）
电流与（总的发射极电流）电流之比。为了提高注入效率，应当使（发射）区掺杂浓度远大于（基）区掺杂浓度。
28、晶体管的共基极直流短路电流放大系数α
是指发射结（正）偏、集电结（零）偏时的
（集电极）电流与（发射极）电流之比。 29、晶体管的共发射极直流短路电流放大系数β是指（发射结）结正偏、（集电极）结零
偏时的（集电极）电流与（基极）电流之比。
30、在设计与制造晶体管时，为提高晶体管的电流放大系数，应当（ ）基区宽度，（ ）
基区掺杂浓度。
31、某长方形薄层材料的方块电阻为100Ω，长度和宽度分别为300μm 和60μm ，则其
长度方向和宽度方向上的电阻分别为（500）和（ ）。若要获得1K Ω的电阻，则该材料的长度应改变为（600um ）。
32、在缓变基区晶体管的基区中会产生一个（加速场），它对少子在基区中的运动起到（加
速）的作用，使少子的基区渡越时间（减少）。
33、小电流时α
会（随电流的减小而下降）。这是由于小电流时，发射极电流中（势垒区复
合电流占发射结电流）的比例增大，使注入效率下降。
34、发射区重掺杂效应是指当发射区掺杂浓度太高时，不但不能提高（注入效率），反而会
使其（下降）。造成发射区重掺杂效应的原因是（发射区禁带变窄）和（俄歇复合增强）。
35、在异质结双极晶体管中，发射区的禁带宽度（ ）于基区的禁带宽度，从而使异质结双
极晶体管的（ ）大于同质结双极晶体管的。
36、当晶体管处于放大区时，理想情况下集电极电流随集电结反偏的增加而（不变）。但实
际情况下集电极电流随集电结反偏增加而（增加），这称为（基区宽度调变）效应。
37、当集电结反偏增加时，集电结耗尽区宽度会（变宽），使基区宽度（变窄），从而使集电
极电流（增大），这就是基区宽度调变效应（即厄尔利效应）。
38、I ES 是指（集电极与基）结短路、（发射）结反偏时的（发射）极电流。
39、I CS 是指（发射极与基）结短路、（集电）结反偏时的（集电）极电流。
41、I CBO 是指（发射）极开路、（集电）结反偏时的（集电）极电流。
41、I CEO 是指（基）极开路、（集电）结反偏时的（发射极穿透到集电）极电流。
42、I EBO 是指（集电）极开路、（发射）结反偏时的（发射）极电流。
43、BV CBO 是指（发射）极开路、（集电）结反偏，当（ ）∞→时的V CB 。
44、BV CEO 是指（基）极开路、（集电）结反偏，当（ ）∞→时的V CE 。
45、BV EBO 是指（集电）极开路、（发射）结反偏，当（ ）∞→时的V EB 。
46、基区穿通是指当集电结反向电压增加到使耗尽区将（基区）全部占据时，集电极电流急
剧增大的现象。防止基区穿通的措施是（增加）基区宽度、（增加）基区掺杂浓度。
47、比较各击穿电压的大小时可知，BV CBO （ ）BV CEO ，BV CBO （》）BV EBO 。 48、要降低基极电阻bb r '，应当（增大）基区掺杂浓度，（ ）基区宽度。
49、无源基区重掺杂的目的是（ ）。
50、发射极增量电阻r e 的表达式是（ ）。室温下当发射极电流为1mA 时，r e =（ ）。
51、随着信号频率的提高，晶体管的ωα、ωβ的幅度会（ ），相角会（ ）。
52、在高频下，基区渡越时间b τ对晶体管有三个作用，它们是：（ ）、
（ ）和（ ）。
53、基区渡越时间b τ是指（ ）。当基区宽度加倍时，基区渡
越时间增大到原来的（ ）倍。
54、晶体管的共基极电流放大系数
ωα随频率的（ ）而下降。当晶体管的ωα下降到（ ）时的频率，称为α的截止频率，记为（ ）。
55、晶体管的共发射极电流放大系数
ωβ随频率的（ ）而下降。当晶体管的ωβ下降到
021β时的频率，称为β的（ ），记为（ ）。 56、当βf f >>时，频率每加倍，晶体管的ω
β降到原来的（ ）；最大功率增益pmax K 降到原来的（ ）。
57、当（ ）降到1时的频率称为特征频率
T f 。当（ ）降到1时的频率称为最高振荡频率
M f 。 58、当ω
β降到（ ）时的频率称为特征频率T f 。当pm a x K 降到（ ）时的频率称为最高振荡频率M f 。
59、晶体管的高频优值M 是（ ）与（ ）的乘积。
60、晶体管在高频小信号应用时与直流应用时相比，要多考虑三个电容的作用，它们是
（ ）电容、（ ）电容和（ ）电容。
61、对于频率不是特别高的一般高频管，ec τ中以（ ）为主，这时提高特征频率
T f 的主要措施是（ ）。
62、为了提高晶体管的最高振荡频率M f ，应当使特征频率T f （ ），基极电阻bb r '
（ ），集电结势垒电容TC C （ ）。
63、对高频晶体管结构上的基本要求是：（ ）、（ ）、（ ）和
（ ）。
64、N 沟道MOSFET 的衬底是（ ）型半导体，源区和漏区是（ ）型半导体，沟道中的
载流子是（ ）。
65、P 沟道MOSFET 的衬底是（ ）型半导体，源区和漏区是（ ）型半导体，沟道中的
载流子是（ ）。
66、当GS T V V =时，栅下的硅表面发生（ ），形成连通（ ）区和（ ）区的导电
沟道，在DS V 的作用下产生漏极电流。
67、N 沟道MOSFET 中，GS V 越大，则沟道中的电子就越（ ），沟道电阻就越（ ），漏
极电流就越（ ）。
68、在N 沟道MOSFET 中，T 0V >的称为增强型，当GS 0V =时MOSFET 处于（ ）
状态；T 0V <的称为耗尽型，当GS 0V =时MOSFET 处于（ ）状态。
69、由于栅氧化层中通常带（ ）电荷，所以（ ）型区比（ ）型区更容易发生反型。
70、要提高N 沟道MOSFET 的阈电压V T ，应使衬底掺杂浓度N A （ ），使栅氧化层厚
度T ox （ ）。
71、N 沟道MOSFET 饱和漏源电压Dsat V 的表达式是（ ）。当DS
Dsat V V ≥时，
MOSFET 进入（ ）区，漏极电流随DS V 的增加而（ ）。
72、由于电子的迁移率n μ比空穴的迁移率p μ（ ），所以在其它条件相同时，（ ）沟道
MOSFET 的Dsat I 比（ ）沟道MOSFET 的大。为了使两种MOSFET 的Dsat I 相同，应当使N 沟道MOSFET 的沟道宽度（ ）P 沟道MOSFET 的。
73、当N 沟道MOSFET 的GS T V V <时，MOSFET （ ）导电，这称为（ ）导电。
74、对于一般的MOSFET ，当沟道长度加倍，而其它尺寸、掺杂浓度、偏置条件等都不变
时，其下列参数发生什么变化：T V （ ）、D s a t I （ ）、o n R （ ）
、m g （ ）。 75、由于源、漏区的掺杂浓度（ ）于沟道区的掺杂浓度，所以MOSFET 源、漏PN 结的
耗尽区主要向（ ）区扩展，使MOSFET 的源、漏穿通问题比双极型晶体管的基区穿通问题（ ）。
76、MOSFET 的跨导g m 的定义是（ ），它反映了（ ）对（ ）的控
制能力。
77、为提高跨导g m 的截止角频率m g ω，应当（ ）μ，（ ）L ，（ ）V GS 。
78、阈电压T V 的短沟道效应是指，当沟道长度缩短时，T V 变（ ）。
79、在长沟道MOSFET 中，漏极电流的饱和是由于（ ），而在短沟道MOSFET
中，漏极电流的饱和则是由于（ ）。
80、为了避免短沟道效应，可采用按比例缩小法则，当MOSFET 的沟道长度缩短一半时，
其沟道宽度应（ ），栅氧化层厚度应（ ），源、漏区结深应（ ），衬底掺杂浓度应（ ）。
二、问答题
1、简要叙述PN 结空间电荷区的形成过程。
2、什么叫耗尽近似？什么叫中性近似？
3、什么叫突变结？什么叫单边突变结？什么叫线性缓变结？分别画出上述各种PN 结的杂
质浓度分布图、内建电场分布图和外加正向电压及反向电压时的少子浓度分布图。
4、PN 结势垒区的宽度与哪些因素有关？
5、写出PN 结反向饱和电流I 0的表达式，并对影响I 0的各种因素进行讨论。
6、PN 结的正向电流由正向扩散电流和势垒区复合电流组成。试分别说明这两种电流随外加正向电压的增加而变化的规律。当正向电压较小时以什么电流为主？当正向电压较大时以什么电流为主？
7、什么是小注入条件？什么是大注入条件？写出小注入条件和大注入条件下的结定律，并讨论两种情况下中性区边界上载流子浓度随外加电压的变化规律。
8、在工程实际中，一般采用什么方法来计算PN 结的雪崩击穿电压？
9、简要叙述PN 结势垒电容和扩散电容的形成机理及特点。
10、当把PN 结作为开关使用时，在直流特性和瞬态特性这两方面，PN 结与理想开关相比有哪些差距？引起PN 结反向恢复过程的主要原因是什么？
11、画出NPN 晶体管在饱和状态、截止状态、放大状态和倒向放大状态时的少子分布图。
画出NPN 晶体管在饱和状态、截止状态、放大状态和倒向放大状态时的能带图。
12、画出共基极放大区晶体管中各种电流的分布图，并说明当输入电流I E 经过晶体管变成输出电流I C 时，发生了哪两种亏损？
13、倒向晶体管的电流放大系数为什么小于正向晶体管的电流放大系数？
14、提高基区掺杂浓度会对晶体管的各种特性，如 γ、α、β、TE C 、EBO BV 、pt V 、A V 、bb r '等产生什么影响？
15、减薄基区宽度会对晶体管的上述各种特性产生什么影响？
16、先画出双极晶体管的理想的共发射极输出特性曲线图，并在图中标出饱和区与放大区的分界线，然后再分别画出包括厄尔利效应和击穿现象的共发射极输出特性曲线图。
17、画出包括基极电阻在内的双极型晶体管的简化的交流小信号等效电路。
18、什么是双极晶体管的特征频率T f ？写出T f 的表达式，并说明提高T f 的各项措施。
19、写出组成双极晶体管信号延迟时间ec τ的4个时间的表达式。其中的哪个时间与电流I E
有关？这使
T f 随I E 的变化而发生怎样的变化？
20、说明特征频率T f 的测量方法。
21、什么是双极晶体管的最高振荡频率M f ？写出M f 的表达式，说明提高M f 的各项措施。 22、画出高频晶体管结构的剖面图，并标出图中各部分的名称。
23、画出MOSFET 的结构图和输出特性曲线图，并简要叙述MOSFET 的工作原理。
24、什么是MOSFET 的阈电压V T ？写出V T 的表达式，并讨论影响V T 的各种因素。
25、什么是MOSFET 的衬底偏置效应？
26、什么是有效沟道长度调制效应？如何抑制有效沟道长度调制效应？
27、什么是MOSFET 的跨导g m ？写出g m 的表达式，并讨论提高g m 的措施。
28、提高MOSFET 的最高工作频率f t 的措施是什么？
29、什么是MOSFET 的短沟道效应？
30、什么是MOSFET 的按比例缩小法则？
三、计算题
1、某突变PN 结的15318D A 1.510cm , 1.510cm N N --=?=?，试求n0n0p0n p p 、、和p0n 的值，并求当外加
0.5V 正向电压和（-0.5V ）反向电压时的p p ()n x -和n n ()p x 的值。
2、某突变PN 结的153183D
A 1.510cm , 1.510cm N N --=?=?，计算该PN 结的
内建电势V bi 之值。 3、有一个P 沟道MOSFET 的衬底掺杂浓度为153D
1.510cm N -=?，另一个N 沟道MOSFET 的衬底掺杂浓度为183A
1.510cm N -=?。试分别求这两个MOSFET 的衬底费米势，并将这两个衬底费米势之和与上题的V bi 相比较。 4、某突变PN 结的153183D A 1.510cm , 1.510cm N N --=?=?，试问J dp 是J dn 的多少倍？
5、已知某PN 结的反向饱和电流为I o =10 -12A ，试分别求当外加0.5V 正向电压和（-0.5V ）反向电压时的PN 结扩散电流。
6、已知某PN 结的反向饱和电流为I o =10 -11A ，若以当正向电流达到10 -2 A 作为正向导通的开始，试求正向导通电压V F 之值。若此PN 结存在寄生串联电阻r cs = 4Ω，则在同样的测试条件下V F 将变为多少？
7、某硅单边突变结的雪崩击穿临界电场51C
3.510Vcm E -=?，开始发生雪崩击穿时的耗尽区宽度dB 8.57μm x =，求该PN 结的雪崩击穿电压B V 。若对该PN 结外加B 0.25V V =的反向电压，则其耗尽区宽度为多少？
8、如果设单边突变结的雪崩击穿临界电场E C 与杂质浓度无关，则为了使雪崩击穿电压V B 提高1倍，发生雪崩击穿时的耗尽区宽度x dB 应为原来的多少倍？低掺杂区的杂质浓度应为原来的多少倍？
9、某突变PN 结的V bi = 0.7V ，当外加-4.3V 的反向电压时测得其势垒电容为8pF ，则当外加-19.3V 的反向电压时其势垒电容应为多少？
10、某突变结的内建电势V bi = 0.7V ，当外加电压V = 0.3V 时的势垒电容与扩散电容分别是2pF 和4210pF -?，试求当外加电压V = 0.6V 时的势垒电容与扩散电容分别是多少？
11、某均匀基区NPN 晶体管的21B B 1μm,20cm s W D -==，试求此管的基区渡越时间b τ。当此管的基区少子电流密度J nE = 102Acm -2时，其基区少子电荷面密度Q B 为多少？
12、某均匀基区晶体管的B B 2μm,10μm W L ==，试求此管的基区输运系数*β之值。若将此管的基区掺杂改为如式（3-28）的指数分布，场因子6η
=，则其*β变为多少？ 13、某均匀基区NPN 晶
体管的1712B B B B 2μm
,10c m ,18c W N D τ---====?，试求该管的基区输运系数*β之值。又当在该管的发射结上加0.6V 的正向电压，集电结短路时，该管
的J nE 和J nC 各为多少？
14、某均匀基区晶体管的注入效率0.98γ=，若将其发射结改为异质结，使基区的禁带宽度E GB 比发射区的禁带宽度E GE 小0.08eV ，则其注入效率γ变为多少？若要使其γ仍为0.98，则其有源基区方块电阻B1R 口可以减小到原来的多少？
15、某双极型晶体管的B11000,5R R =Ω=Ω口口E ，基区渡越时间b τ=10–9 s ,当I B =
0.1mA 时, I C = 10mA ，求该管的基区少子寿命B τ。
16、某晶体管的基区输运系数0.99β*=，注入效率0.97γ=，试求此管的α与β。当此管的有源基区方块电阻B1R 口乘以3，其余参数均不变时，其α与β变为多少？
17、某双极型晶体管当I B1 = 0.05mA 时测得I C1 = 4mA ，当I B2 = 0.06mA 时测得I C2 = 5mA ，试分别求此管当I C = 4mA 时的直流电流放大系数β与小信号电流放大系数βO 。
18、某缓变基区NPN 晶体管的BV CBO = 120V ，81β
=，试求此管的BV CEO 。 19、某高频晶体管的5MHz f β
=，当信号频率为40MHz f =时测得其10=ωβ，则当80MHz f =时ω
β为多少？该管的特征频率T f 为多少？该管的0β为多少？ 20、某高频晶体管的500=β，当信号频率f 为30MHz 时测得5=ωβ，求此管的特征频率T f ，以及当信号频率f 分别为15MHz 和60MHz 时的
ωβ之值。 21、某高频晶体管的基区宽度B 1μm W =，基区渡越时间10b 2.710s τ-=?，
T 550MHz f =。当该管的基区宽度减为0.5μm ，其余参数都不变时，T f 变为多少？
22、某高频晶体管的20MHz f β=，当信号频率为100MHz f =时测得其最大功率增益为p max 24K =，则当200MHz f =时pmax K 为多少？该管的最高振荡频率M f 为多少？
23、在N A = 1015cm -3的P 型硅衬底上制作Al 栅N 沟道MOSFET ，栅氧化层厚度为50nm ，栅氧化层中正电荷数目的面密度为1011cm -2，求该MOSFET 的阈电压V T 之值。
24、某处于饱和区的N 沟道MOSFET 当V GS = 3V 时测得I Dsat = 1mA ，当V GS = 4V 时测得I Dsat = 4mA ，求该管的V T 与β之值。
25、某N 沟道MOSFET 的V T = 1V,β= 4×10-3AV -2，求当V GS = 6V ，V DS 分别为2V 、4V 、6V 、8V 和10V 时的漏极电流之值。
26、某N 沟道MOSFET 的V T = 1.5V ,β= 6×10-3AV -2，求当V DS = 6V ，V GS 分别为1.5V 、3.5V 、
5.5V 、7.5V 和9.5V 时的漏极电流之值。
27、某N 沟道MOSFET 的V T = 1.5V,β= 6×10-3A V -2，求当V GS 分别为2V 、4V 、6V 、8V 和10V 时的通导电阻R on 之值。
28、某N 沟道MOSFET 的V T = 1V,β= 4×10-3A V -2，求当V GS = 6V ，V DS 分别为2V 、4V 、6V 、8V 和10V 时的跨导g m 之值。
29、某N 沟道MOSFET 的V T = 1V,β= 6×10-3A V -2，求当V DS = 4V ，V GS 分别为2V 、4V 、6V 、8V 和10V 时漏源电导g ds 之值。
30、某N 沟道MOSFET 的沟道长度2μm L =，阈电压V T = 1.5V ，电子迁移率为320cm 2/V .s ，试求当外加栅电压V GS = 5V 时的饱和区跨导的截止角频率m g ω。
一、总体要求
二、内容及比例
、半导体器件基本方程
1）一维形式的半导体器件基本方程
）基本方程的主要简化形式
2、PN 结
1）突变结与线性缓变结的定义
2）PN 结空间电荷区的形成
3）耗尽近似与中性近似
4）耗尽区宽度、内建电场与内建电势的计算
主要考察学生掌握“微电子器件”的基本知识、基本理论的情况，以及用这些基本知识和基本理论分析问题和解决问题的能力。
5）正向及反向电压下PN 结中的载流子运动情况
6）PN 结的能带图
7）PN 结的少子分布图
8) PN 结的直流伏安特性
9）PN 结反向饱和电流的计算及影响因素
10）薄基区二极管的特点
11）大注入效应
12）PN 结雪崩击穿的机理、雪崩击穿电压的计算及影响因素、齐纳击穿的机理及特点、热击穿的机理
13）PN 结势垒电容与扩散电容的定义、计算与特点
14）PN 结的交流小信号参数与等效电路
15）PN 结的开关特性与少子存储效应
3、双极型晶体管
1）双极型晶体管在四种工作状态下的少子分布图与能带图
2）基区输运系数与发射结注入效率的定义及计算
3）共基极与共发射极直流电流放大系数的定义及计算
4）基区渡越时间的概念及计算
5）缓变基区晶体管的特点
6）小电流时电流放大系数的下降
7）发射区重掺杂效应
8）晶体管的直流电流电压方程、晶体管的直流输出特性曲线图
9）基区宽度调变效应
10）晶体管各种反向电流的定义与测量
11）晶体管各种击穿电压的定义与测量、基区穿通效应
12）方块电阻的概念及计算
13）晶体管的小信号参数
14）晶体管的电流放大系数与频率的关系、组成晶体管信号延迟时间的四个主要时间常数、高频晶体管特征频率的定义、计算与测量、影响特征频率的主要因素
15）高频晶体管最大功率增益与最高振荡频率的定义与计算，影响功率增益的主要因素
4、绝缘栅场效应晶体管（MOSFET ）
1）MOSFET的类型与基本结构
2）MOSFET的工作原理
3）MOSFET阈电压的定义、计算与测量、影响阈电压的各种因素、阈电压的衬底偏置效应4）MOSFET在非饱和区的简化的直流电流电压方程
5）MOSFET的饱和漏源电压与饱和漏极电流的定义与计算
6）MOSFET的直流输出特性曲线图
7）MOSFET的有效沟道长度调制效应
8）MOSFET的直流参数及其温度特性
9）MOSFET的各种击穿电压
10）MOSFET的小信号参数
11）MOSFET跨导的定义与计算、影响跨导的各种因素
12）MOSFET的高频等效电路及其频率特性
13）MOSFET的主要寄生参数
14）MOSFET的最高工作频率的定义与计算、影响最高工作频率的主要因素
15）MOSFET的短沟道效应以及克服短沟道效应的措施
三、题型及分值
填空题：35%
简述题：40%
计算题：25%
“微电子器件”课程复习题 一、填空题 1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子 浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（ ）和（ ）。 2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（ ）电荷，N 区一侧带（ ）电荷。内建电场的方向是从（ ）区指向（ ）区。 3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。 4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（ ），内建电场的最大值就越（ ），内建电势V bi 就越（ ），反向饱和电流I 0就越（ ），势垒电容C T 就越（ ），雪崩击穿电压就越（ ）。 5、硅突变结内建电势V bi 可表为（ ），在室温下的典型值为（ ）伏特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（ ），势垒区的势垒高度会（ ）。 7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（ ），势垒区的势垒高度会（ ）。 8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可表示为 （ ）。若P 型区的掺杂浓度173A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（ ）。 9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（ ）；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（ ）。 10、PN 结的正向电流由（ ）电流、（ ）电流和（ ）电流三部分所组成。
11、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（）；PN结的反向电流很 小，是因为反向电流的电荷来源是（）。 12、当对PN结外加正向电压时，由N区注入P区的非平衡电子一边向前扩散，一边（）。 每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（）。 13、PN结扩散电流的表达式为（）。这个表达式在正向电压下可简化 为（），在反向电压下可简化为（）。 14、在PN结的正向电流中，当电压较低时，以（）电流为主；当电压较高时，以（） 电流为主。 15、薄基区二极管是指PN结的某一个或两个中性区的长度小于（）。在薄 基区二极管中，少子浓度的分布近似为（）。 16、小注入条件是指注入某区边界附近的（）浓度远小于该区的（） 浓度，因此该区总的多子浓度中的（）多子浓度可以忽略。 17、大注入条件是指注入某区边界附近的（）浓度远大于该区的（） 浓度，因此该区总的多子浓度中的（）多子浓度可以忽略。 18、势垒电容反映的是PN结的（）电荷随外加电压的变化率。PN结 的掺杂浓度越高，则势垒电容就越（）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（）。 19、扩散电容反映的是PN结的（）电荷随外加电压的变化率。正向 电流越大，则扩散电容就越（）；少子寿命越长，则扩散电容就越（）。 20、在PN结开关管中，在外加电压从正向变为反向后的一段时间内，会出现一个较大的 反向电流。引起这个电流的原因是存储在（）区中的（）电荷。这个电荷的消失途径有两条，即（）和（）。 21、从器件本身的角度，提高开关管的开关速度的主要措施是（）和
课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学 中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率ω和波矢k 建立联系的，即 k n c h p h E ====υ ω υ 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率ω和波矢k 。 1.2 量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数ψ是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用()t r ,ψ表示粒子的德布洛意波的振幅，以 ()()()t r t r t r ,,,2 ψψψ*=表示波的强度，那么，t 时刻在r 附近的小体 积元z y x ???中检测到粒子的概率正比于()z y x t r ???2,ψ。
1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图1.3所示，从能带的观点来看，半导体和绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大(6~7eV)，室温下本征激发的载流子近乎为零，所以绝缘体室温下不 能导电。半导体禁带宽度较小，只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，i n p n ==00。对于某一确定的半导体材料，其本征载流子浓度为kT E V C i g e N N p n n ==002 式中，N C ，N V 以及Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。 1.5 什么是施主杂质能级？什么是受主杂质能级？它们有何异同？
课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学 中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率ω和波矢建立联系的，即 c h p h E ====υω υ 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率ω和波矢。 1.2 量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数ψ是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用()t r ,ψ表示粒子的德布洛意波的振幅，以()()()t r t r t r ,,,2 ψψψ*=表示波的强度，那么，t 时刻在r 附近的小体积元z y x ???中检测到粒子的概率正比于()z y x t r ???2,ψ。
1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图1.3所示，从能带的观点 来看，半导体和绝缘体都存在着禁 带，绝缘体因其禁带宽度较大 (6~7eV)，室温下本征激发的载流子 近乎为零，所以绝缘体室温下不能 导电。半导体禁带宽度较小，只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，i n p n ==00。对于某一确定的半导体材料，其本征载流子浓度为kT E V C i g e N N p n n ==002 式中，N C ，N V 以及Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。 1.5 什么是施主杂质能级？什么是受主杂质能级？它们有何异同？
1、什么是可靠性 答：可靠性是指产品在规定条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。 2、固有可靠性 答：指产品的原材料性能及制成后在工作过程中所受应力，在设计阶段所赋予的，在制造过程中加以保证的可靠性。 3、使用可靠性 答：指产品在实际使用中表现出的可靠性。 4、失效 答：产品（器件）失去规定的功能称为失效。 5、可靠度，及其表达式 答：可靠度是指产品在规定的条件下，在规定的时间内，完成规定功能的概率。 表达式：Ｒ（ｔ）＝Ｐ｛ξ＞ｔ｝。 6、失效概率 答：失效概率是指产品在规定的条件下载时间ｔ以前失效的概率。 7、失效概率密度 答：失效密度是指产品在ｔ时刻的单位时间内，发生失效的概率 8、瞬时失效率
答：失效率是指在时刻ｔ尚未失效的器件在单位时间内失效的概率。 9、平均寿命 答：器件寿命这一随机变量的平均值称为平均寿命。 10、可靠寿命 答：对一些电子产品，当其可靠度降到ｒ时的工作时间称为产品的可靠寿命。 11、菲特的定义 答：简单地说就是１００万个器件工作１０００ｈ后只出现一个失效。 12、解释浴盆曲线的各个周期的含义 答：第一区：早期失效阶段：此阶段失效率较高，失效随时间增加而下降，器件失效主要是由一种或几种具有普遍性的原因所造成，此阶段的延续时间和失效比例是不同的。第二区：偶然失效阶段：失效率变化不大，是器件的良好阶段，失效常由多种而又不严重的偶然因素造成。第三区：损耗失效阶段：失效率上升，大部分器件相继失效，失效是由带全局性的原因造成，损伤严重，寿命即将终止。 13、指数分布的可靠度，失效率，寿命方差，可靠寿命，中位寿命 答：指数分布可靠度：ｆ（ｔ）＝λｅ－λｔ（０≤ｔ＜∞，０＜λ＜∞）失效率：λ＝λｅ－λｔ／ｅ－λｔ寿命方差：Ｄ（ξ）＝１/λ２可靠寿命：ｔｒ（Ｒ）＝ln（1/R）１／λ中位寿命：tr （0.5）=0.693*1/λ 14、什么是系统
三种管子的工作原理、符号、结构、电流电压方程、电导、跨导、频率 然后还有集边效应，二次击穿 双极型晶体管： 发射极电流集边效应： （1）定义：由于p-n 结电流与结电压的指数关系，发射结偏压越高，发射极边缘处的电流较中间部位的电流越大 （2）原因：基区体电阻的存在引起横向压降所造成的 （3）影响：增大了发射结边缘处的电流密度，使之更容易产生大注入效应或有效基区扩展效应，同时使发射结面积不能充分利用 （4）限制：限制发射区宽度，定义发射极中心到边缘处的横向压降为kT /q 时所对应的发射极条宽为发射极有效宽度，记为2S eff 。S eff 称为有效半宽度。 发射极有效长度 ： （1）定义：沿极条长度方向，电极端部至根部之间压降为kT/q 时所对应的发射极长度称为发射极有效长度 （2）作用：类似于基极电阻自偏压效应，但沿Z 方向，作用在结的发射区侧 二次击穿和安全工作区： （1）现象：当晶体管集电结反偏增加到一定值时，发生雪崩击穿，电流急剧上升。当集电结反偏继续升高，电流I c 增大到某—值后,cb 结上压降突然降低而I c 却继续上升，即出现负阻效应。 （2）分类： 基极正偏二次击穿（I b >0）、零偏二次击穿和（I b =0）、反偏二次击穿（I b <0）。 （3）过程：①在击穿或转折电压下产生电流不稳定性； ②从高电压区转至低电压区，即结上电压崩落，该击穿点的电阻急剧下降； ③低压大电流范围：此时半导体处于高温下，击穿点附近的半导体是本征型的； ④电流继续增大，击穿点熔化，造成永久性损坏。 （4）指标：在二次击穿触发时间t d 时间内，消耗在晶体管中的能量 ?=d t SB IVdt E 0 称为二次击穿触发能量（二次击 穿耐量）。晶体管的E SB （二次击穿触发功率P SB )越大，其抗二次击穿能力越强。 （5）改善措施： 1、电流集中二次击穿 ①由于晶体管内部出现电流局部集中，形成“过热点”，导致该处发生局部热击穿。
发信人: smallsheep (final examination), 信区: Pretest 标题: 微电子器件 发信站: 自由空间 (Mon Jun 20 10:27:10 2005), 站内 填空： 一，已知af，aR，和IES，求Ics=____（互易关系） 二.bjtA和bjtB。一个集电极是N－，一个集电极是N＋ 问： 哪个饱和压降大___， 那个early电压大___ 那个容易电流集边___. 哪个容易穿通电压大_____ 哪个容易击穿BVCBO.____, 三.发射结扩散电容应该包括那几个时间常数的影响 简答： 1.β和ft对Ic的特性有很大的相似之处，比如在小电流段都随Ic的减小而减小，在大电流段都随Ic的增大而减小。请解释原因 2.总结一下NN+结的作用。 大题： 1.对于杂质浓度分布为NAB(x)=NAB(0)exp（－λx/WB)的分布，用moll－rose方法推出基区少子分布和渡越时间。 2.给了WB，WE，和其它一堆参数，求β，a,hef.... 求IB，Ic， 求π模型参数，gm，go，gu.. 3.画图，上升时间t0，t1’，t2’三点处的能带图，和少子分布图 总体来说很简单。好像很多人都很得意，ft！ 发信人: willow (我要我的自由), 信区: Pretest 标题: 半导体器件-张莉 发信站: 自由空间 (Wed Jun 23 21:38:40 2004), 站内 A卷 1。以下那些是由热载流子效应引起的。。。 。。。6个选项，待补充。。。 2。何谓准静态近似 3。为了加快电路开关时间参数应如何选取 。。。参数，电容，fT,beita,待补充 4。CE律的参数变化， Vt,xSiO2,N,结深 按照参数的变化规律下列效应将如何变化 （1）掺杂浓度N引起：...5种效应，待补充。。。//sigh,我把N弄反了，5个空全错
微电子器件课程复习 题
“微电子器件”课程复习题 一、填空题 1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子 浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（ ）和（ ）。 2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（ ）电荷，N 区一侧带（ ）电荷。内建电场 的方向是从（ ）区指向（ ）区。 3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺 杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。 4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（ ），内建电场的最大值就越（ ）， 内建电势V bi 就越（ ），反向饱和电流I 0就越（ ），势垒电容C T 就越（ ），雪崩击穿电压就越（ ）。 5、硅突变结内建电势V bi 可表为（ ），在室温下的典型值为（ ）伏特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（ ），势垒区的势垒高度会（ ）。 7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（ ），势垒区的势垒高度会（ ）。 8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可表示为 （ ）。若P 型区的掺杂浓度173A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型 区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（ ）。 9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓 度（ ）；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（ ）。 10、PN 结的正向电流由（ ）电流、（ ）电流和（ ）电流三部分所组 成。
微电子器件 钟智勇 办公室：<微电子楼>217室 电话：83201440 E mail: zzy@https://www.doczj.com/doc/0115646109.html, -mail:zzy@uestc edu cn 8:00--10:00 周二晚上8:00 答疑时间：周二晚上 答疑时间：
教材与参考书 1、教材与参考书 教材： 教材 微电子器件（第3版），陈星弼，张庆中，2011年 参考书 参考书： 1.半导体器件基础，B.L.Anderson, R.L.Anderson, 清华大学出版社，2008年 2.半导体器件基础，Robert F. Pierret, 电子工业出版社，2004年 2半导体器件基础Robert F Pierret电子工业出版社 3.集成电路器件电子学（第三版），Richard S. Muller,电子工业出版社， 2004年 4.半导体器件物理与工艺（第二版），施敏，苏州大学出版社，2002年 5.半导体物理与器件（第三版），Donald A. Neamen, 清华大学出版社， 2003年 6. Physics of Semiconductor Devices( 3th Edition), S M Sze, Wiley- Interscience, 2007
2、学时、成绩构成与考核 总学时数：72学时 其中课堂讲授：60学时，实验：12 学时 成绩构成： 70分期中考试：分平时：10分实验：10 期末考试：70 分、期中考试：10分、平时：10 分、实验：10 分考试形式：闭卷考试
3、课程要求 1、网上只公布教材的标准课件与参阅资料，请做好笔记！ 网址：网络学堂：http://222.197.183.243/wlxt/course.aspx?courseid=0311下载密码i 下载密码：micro 2、请带计算器与作业本上课！ 请带计算器与作业本上课！ 3、鼓励学生学习，以下情况加分（最高加分为5分）： 鼓励学生学习以下情况加分（最高加分为 3.1 完成调研作业并在期末做presentation(ppt)者 3.2 在黑板上完成课堂练习者 3.3 指出教材错误及对教学/教材提出建设性意见者
微电子前沿复习提纲 看一些微电子技术发展的知识 1.请给出下列英文缩写的英文全文，并译出中文： CPLD: Complex Programmable Logic Device复杂可编程逻辑器件 FPGA: Field－Programmable Gate Array 现场可编程门阵列 GAL:generic array logic 通用阵列逻辑 LUT: Look-Up-Table 显示查找表 IP: Intellectual Property 知识产权 SoC: System on Chip 片上系统 2.试述AGC BJT器件实现AGC特性的工作原理; 试说明为什么 AGC BJT的工作频率范围受限? AGC 即自动增益控制（Automatic Gain Control） ? AGC BJT器件实现AGC特性的工作原理：当输入增加时，输出会同时增加，我们 可利用双极型晶体管的大注入效应和大电流下的基区扩展--kirk效应，衰减增益， 使放大系数降低，则达到了稳定输出的目的。 ?工作频率范围受限原因： 1) 、自动增益控制特性与频率特性是相矛盾，实现AGC需要基区展宽，而器件 的工作频率与基区宽度的平方成反比，要实现大范围的自动增益控制，要求 宽基区，使得工作频率范围受限。 2) 、实现AGC要求基区大注入,基区掺杂浓度低时，易于发生大注入效应，而基 区掺杂浓度动愈低，器件高频噪声愈差，使得工作频率范围受限。 3.为什么双栅MOSFET具有良好的超高频(UHF)特性？ 双栅MOSFET结构如图： 1) 、双栅MOS的端口 Gl靠近源极，对应的基区宽度短，加高频信号，称信号栅，可以实现超高频。 G2靠近漏极，对应的基区宽度较宽，有良好的AGC性能，加固定偏置或AGC电压，作增益控制栅。 2) 、它通过第二个栅极G2交流接地, 可在第一个栅极G1和漏极D之间起到有效的 静电屏蔽作用, 从而使得栅极与漏极之间的反馈电容(是Miller电容)大大减小，则 提高了频率。 4.为什么硅栅、耐熔金属栅能实现源漏自对准，而铝栅不行？实现
第一章： 1、电子器件微型化和大规模集成的含义是什么？其具有怎样的实际意义。 答：电子器件微型化主要是指器件的最小尺寸，也就是特征尺寸变小了。大规模集成是指在单个芯片上所继承的电子器件数量越来越多。 电子器件微型化和大规模集成的意义： 1）提高速度和降低功耗只有提高集成度，才能减少电子系统内部的连线和最大限度地减少封装管壳对速度的影响。提高速度和提高集成度是统一的，前者必须通过后者来实现。同时采用低功耗、高速度的电路结构（器件结构） 2）提高成品率与可靠性大规模集成电路内部包含的大量元件都已彼此极其紧密地集成在一块小晶片上，因此不像中、小规模集成电路组成的电子系统那样，由于元件与元件，或电路与电路之间装配不紧密，互连线长且暴露在外，易受外界各种杂散信号的干扰，所以说大规模集成电路提高了系统可靠性。 为了提高为电子器件的成品率，需要在少增加电路芯片面积的前提下尽可能容纳更多的电子元件，也就是采取提高元件密度的集成方法。 3）低成本大规模集成电路制造成本和价格比中、小规模集成电路大幅度下降是因为集成度和劳动生产率的不断提高。 综上所述，大规模和超大规模集成电路的微型化、低成本、高可靠和高频高速四大特点，正是电子设备长期追求的技术指标和经济指标，而这四大特点中后三个特点皆源于微型化的特点。因此这四大特点是统一的、不可分割的。 2、超大规模集成电路面临哪些挑战？ 答：首先是大直径的硅材料, 随着集成电路技术的发展，硅单晶直拉生产技术，在单晶尺寸、金属杂质含量、掺杂元素和氧分布的均匀性及结晶缺陷等方面得到了不断的改进。目前，通常使用的硅单晶抛光片的直径已达到300mm，400mm硅单晶片的制造也已经开始。如何控制400mm晶体中点缺陷将是面临的重大挑战。 其次是光刻技术：在微电子制造技术中，最为关键的是用于电路图形生成和复制的光刻技术。更短波长光源、新的透镜材料和更高数字孔径光学系统的加工技术，成为首先需要解决的问题；同时，由于光刻尺寸要小于光源波长，使得移相和光学邻近效应矫正等波前工程技术成为光学光刻的另一项关键技术。 最后是器件工艺。当器件的沟道长度缩小到0.1um时，已开始逼近传统的半导体物理的极限。随之而来的是栅氧化层不断减薄，SiO2作为传统的栅氧化层已经难以保证器件的性能。同时随着半导体器件工艺的特征尺寸不断地缩小，芯片内部的多层内连线工艺也逐渐成为半导体工艺发展的挑战。 3、阐述微电子学概念及其重要性。 答：微电子学是研究在固体(主要是半导体)材料上构成的微小型化电路、子系统及系统的电子学分支。 微电子学作为电子学的一门分支学科，主要是研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学。 微电子学是以实现电路和系统的集成为目的的，故实用性极强。微电子学中所实现的电路和系统又称为集成电路和集成系统。 微电子学是信息领域的重要基础学科，在信息领域中，微电子学是研究并实现信息获取、传输、存储、处理和输出的科学，是研究信息载体的科学，构成了信息科学的基石。其发展水平直接影响着整个信息技术的发展。 微电子科学技术是信息技术中的关键之所在，其发展水平和产业规模是一个国家经济实力的重要标志。
重点与难点 第1章半导体器件基本方程 一般来说要从原始形式的半导体器件基本方程出发来求解析解是极其困难的，通常需要先对方程在一定的具体条件下采用某些假设来加以简化，然后再来求其近似解。随着半导体器件的尺寸不断缩小，建立新解析模型的工作也越来越困难，一些假设受到了更大的限制并变得更为复杂。简化的原则是既要使计算变得容易，又要能保证达到足够的精确度。如果把计算的容易度与精确度的乘积作为优值的话，那么从某种意义上来说，对半导体器件的分析问题，就是不断地寻找具有更高优值的简化方法。要向学生反复解释，任何方法都是近似的，关键是看其精确程度和难易程度。此外，有些近似方法在某些条件下能够采用，但在另外的条件下就不能采用，这会在后面的内容中具体体现出来。 第2章PN结 第2.1节PN结的平衡状态 本节的重点是PN结空间电荷区的形成、内建电势的推导与计算、耗尽区宽度的推导与计算。 本节的难点是对耗尽近似的理解。要向学生强调多子浓度与少子浓度相差极其巨大，从而有助于理解耗尽近似的概念，即所谓耗尽，是指“耗尽区”中的载流子浓度与平衡多子浓度或掺杂浓度相比可以忽略。
第2.2节PN结的直流电流电压方程 本节的重点是对PN结扩散电流的推导。讲课时应该先作定性介绍，让学生先在大脑中建立起物理图象，然后再作定量的数学推导。当PN结上无外加电压时，多子的扩散趋势正好被高度为qV bi的势垒所阻挡，电流为零。外加正向电压时，降低了的势垒无法阻止载流子的扩散，于是构成了流过PN结的正向电流。正向电流的电荷来源是P区空穴和N区电子，它们都是多子，所以正向电流很大。外加反向电压时，由于势垒增高，多子的扩散变得更困难。应当注意，“势垒增高”是对多子而言的，对各区的少子来说，情况恰好相反，它们遇到了更深的势阱，因此反而更容易被拉到对方区域去，从而构成流过PN结的反向电流。反向电流的电荷来源是少子，所以反向电流很小。 本节的难点是对有外加电压时势垒区两旁载流子的运动方式的理解、以及电子（空穴）电流向空穴（电子）电流的转化。 第2.3节准费米能级与大注入效应 本节的重点是PN结在外加正向电压和反向电压时的能带图、大注入条件及大注入条件下的PN结电流公式。 本节的难点是大注入条件下自建场的形成原因。要向学生说明，大注入自建场的推导与前面进行过的非均匀掺杂内建场的推导在本质上是相同的，都是令多子电流密度方程为零而解出电场，这也是分析微电子器件时的一种常用方法。 第2.4节PN结的击穿 本节的重点是利用雪崩击穿临界电场和通过查曲线来求得雪崩击穿电压的方法，以及PN结的实际结构（高阻区的厚度和结深）对击穿电压的影响，这些都是实际工程中的常见问题。
第八组达标测试卷 一、基础达标。(共43分) 1．在加点字的正确读音下画“——”。(6分) 潜．入深海(qián qiǎn) 筛．选(shān shāi) 烹． 调(pēng hēng) 例．如(lì liè) 盐碱．(jiǎn xián) 储． 存(cǔ chǔ) 崭．新(zhǎn zhàn) 船舶．(bō bó) 凌． 空(lín líng) 提供．(gōng gòng) 奇迹．(jī jì) 楷模． (mú mó) 2．比一比，再组词。(4分) ?????赖（ ）懒（ ） ?????辐（ ）副（ ） ?????舶（ ）泊（ ） ?????综（ ）棕（ ） 3．正确书写词语。(8分) 4．连一连。(8分) 5．还原下面广告中的成语，找出改动的字画圈，把正确的字写在括
号里。(3分) 服装广告：百衣百顺()蚊香广告：默默无蚊() 磁化杯广告：有杯无患() 摩托车广告：骑乐无穷() 淋浴器广告：湿出有名() 软件广告：无网不胜() 6．用正确的关联词填空。(4分) (1)科学家们提出，鸟类()和恐龙有亲缘关系，()很可能 就是一种小型恐龙的后裔。 (2)()食用，太空归来的这些特殊乘客()有很多用武之地 呢！ (3)电脑根据这些气象资料，为主人提供一个()节能()舒 适的家居环境。 (4)()太空蔬菜走进了千家万户，()我们餐桌上的菜肴更 丰富了。 7．句子训练。(10分) (1)我国科学家在辽宁西部首次发现了保存有羽毛印痕的恐龙化石。 (缩句) ________________________________________________________ (2)靠什么呼风唤雨呢？靠的是现代科学技术。(仿写) ________________________________________________________ (3)满天的星星在夜空中闪烁着光芒。(改为比喻句) ________________________________________________________ (4)我走上阳台。我去看爸爸养的金鱼。(合成一句话)
《微电子材料与器件》复习题 1.设计制备NMOSFET的工艺，并画出流程图。 概括的说就是先场氧，后栅氧，再淀多晶SI，最后有源区注入 （1）衬底P-SI；（2）初始氧化；光刻I；场区注硼，注硼是为了提高场区的表面浓度，以提高场开启；场区氧化；去掉有源区的SI3N4和SIO2；预栅氧，为离子注入作准备；调整阈电压注入（注硼），目的是改变有源区表面的掺杂浓度，获得要求的晶硅；光刻II，刻多晶硅，不去胶；离子注入，源漏区注砷，热退火；去胶，低温淀积SIO2；光刻III刻引线孔；蒸铝；光刻IV刻电极； 形成N阱初始氧化 淀积氮化硅层 光刻1版，定义出N阱 反应离子刻蚀氮化硅层 N阱离子注入，注磷 形成P阱去掉光刻胶 在N阱区生长厚氧化层，其它区域被氮化硅层保护而不会被氧化 去掉氮化硅层 P阱离子注入，注硼 推阱退火驱入 去掉N阱区的氧化层 形成场隔离区 生长一层薄氧化层 淀积一层氮化硅 光刻场隔离区，非隔离区被光刻胶保护起来 反应离子刻蚀氮化硅 场区离子注入 热生长厚的场氧化层 去掉氮化硅层 形成多晶硅栅 生长栅氧化层 淀积多晶硅 光刻多晶硅栅 刻蚀多晶硅栅 形成硅化物 淀积氧化层 反应离子刻蚀氧化层，形成侧壁氧化层 淀积难熔金属Ti或Co等 低温退火，形成C-47相的TiSi2或CoSi 去掉氧化层上的没有发生化学反应的Ti或Co 高温退火，形成低阻稳定的TiSi2或CoSi2 形成N管源漏区 光刻，利用光刻胶将PMOS区保护起来 离子注入磷或砷，形成N管源漏区 形成P管源漏区
光刻，利用光刻胶将NMOS区保护起来 离子注入硼，形成P管源漏区 形成接触孔 化学气相淀积磷硅玻璃层 退火和致密 光刻接触孔版 反应离子刻蚀磷硅玻璃，形成接触孔 形成第一层金属 淀积金属钨(W)，形成钨塞 淀积金属层，如Al-Si、Al-Si-Cu合金等 光刻第一层金属版，定义出连线图形 反应离子刻蚀金属层，形成互连图形 形成穿通接触孔 化学气相淀积PETEOS 通过化学机械抛光进行平坦化 光刻穿通接触孔版 反应离子刻蚀绝缘层，形成穿通接触孔 形成第二层金属 淀积金属层，如Al-Si、Al-Si-Cu合金等 光刻第二层金属版，定义出连线图形 反应离子刻蚀，形成第二层金属互连图形 合金形成钝化层 在低温条件下(小于300℃)淀积氮化硅 光刻钝化版 刻蚀氮化硅，形成钝化图形 测试、封装，完成集成电路的制造工艺 2.集成电路工艺主要分为哪几大类，每一类中包括哪些主要工艺，并简述各工 艺的主要作用。 要制造一块集成电路，需要经过集成电路设计、掩膜版制造、原始材料制造、芯片加工、封装、测试等工序。集成电路设计主要包括功能设计、逻辑设计、电路设计、掩膜版图设计、计算机仿真等，芯片加工包括图形转换、刻蚀、掺杂、制膜。图形转换：将设计在掩膜版(类似于照相底片)上的图形转移到半导体单晶片上掺杂：根据设计的需要，将各种杂质掺杂在需要的位置上，形成晶体管、接触等制膜：制作各种材料的薄膜 图形转换：将设计在掩膜版(类似于照相底片)上的图形转移到半导体单晶片上掺杂：根据设计的需要，将各种杂质掺杂在需要的位置上，形成晶体管、接触等制膜：制作各种材料的薄膜 3.简述光刻的工艺过程。 光刻工序：光刻胶的涂覆→爆光→显影→刻蚀→去胶。光刻的基本要素是掩模板和光刻胶。在光刻过程中将液态的光刻胶滴在高速旋转的硅片上；或者先把液态的光刻胶滴在硅片上，之后再高速旋转硅片。其目的是在硅片表面上形成一层胶膜。然后对硅片进行前烘，经过前烘的光刻胶称为牢固附着在硅片上的一层固态薄膜，经过曝光之后，使用特定的溶剂对光刻胶进行显影，部分区域的光刻胶将被溶解掉（对负胶，没曝光区域光刻胶被溶解，对正胶，曝光区域
微电子器件基础题
“微电子器件”课程复习题 一、填空题 1、若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为163A 1.510cm N -=?，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（ ）和（ ）。 2、在PN 结的空间电荷区中，P 区一侧带（负）电荷，N 区一侧带（正）电 荷。内建电场的方向是从（N ）区指向（P ）区。 3、当采用耗尽近似时，N 型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。 4、PN 结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（短），内建电场的最大值就 越（大），内建电势V bi 就越（大），反向饱和电流I 0就越（小），势垒电容C T 就越（ ），雪崩击穿电压就越（低）。 5、硅突变结内建电势V bi 可表为（ ），在室温下的典型值为（0.8）伏 特。 6、当对PN 结外加正向电压时，其势垒区宽度会（减小），势垒区的势垒高度 会（降低）。 7、当对PN 结外加反向电压时，其势垒区宽度会（变宽），势垒区的势垒高度 会（增高）。 8、在P 型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p 与外加电压V 之间的关系可 表示为（ ）。若P 型区的掺杂浓度173 A 1.510cm N -=?，外加电压V = 0.52V ，则P 型区与耗尽区边界上的少子浓度n p 为（ ）。 9、当对PN 结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平 衡少子浓度（高）；当对PN 结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（低）。 10、PN 结的正向电流由（空穴扩散Jdp ）电流、（电子扩散电流Jdn ）电流和 （势垒区复合电流Jr ）电流三部分所组成。 11、PN 结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（多子）；PN 结的 反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（少子）。 12、当对PN 结外加正向电压时，由N 区注入P 区的非平衡电子一边向前扩散，一边（复合）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（ ）。 13、PN 结扩散电流的表达式为（ ）。这个表达式在正向电压下可简 化为（ ），在反向电压下可简化为（ ）。 14、在PN 结的正向电流中，当电压较低时，以（复合）电流为主；当电压较 高时，以（扩散）电流为主。 15、薄基区二极管是指PN 结的某一个或两个中性区的长度小于（少子扩散长 度）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（线性）。 16、小注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远小于该区的 （平衡多子）浓度，因此该区总的多子浓度中的（非平衡）多子浓度可以忽略。 17、大注入条件是指注入某区边界附近的（非平衡少子）浓度远大于该区的 （平衡多子）浓度，因此该区总的多子浓度中的（平衡）多子浓度可以忽略。
《微电子器件工艺》课程设计报告 班级：电子09-2 学号： 0906040206 姓名：高春旭 指导教师：白立春
N阱硅栅结构的CMOS集成电工艺设计 一．基本要求 设计如下电路的工艺流程 (1)设计上图所示电路的生产工艺流程: (2)每一具体步骤需要画出剖面图; (3)每一个步骤都要求说明,例如进行掺杂时,是采用扩散还是离子注入,需要 解释原因,又如刻蚀,采用的是干法刻蚀,还是湿法刻蚀,这类问题都须详细说明. (4)在设计时,要考虑隔离,衬底选择等问题. (5)要求不少于5页,字迹工整,画图清楚. 二、设计的具体实现 2.1 工艺概述 n阱工艺为了实现与LSI的主流工艺增强型/耗层型(E/D)的完全兼容，n 阱CMOS工艺得到了重视和发展。它采用E/D NMOS的相同的p型衬底材料制备NMOS器件，采用离子注入形成的n阱制备PMOS器件，采用沟道离子注入调整两种沟遭器件的阈值电压。 n阱CMOS工艺与p阱CMOS工艺相比有许多明显的优点。首先是与E/D NMOS工艺完全兼容，因此，可以直接利用已经高度发展的NMOS 工艺技术；其次是制备在轻掺杂衬底上的NMOS的性能得到了最佳化--保持了高的电子迁移率，低的体效应系数，低的n+结的寄生电容，降低了漏结势垒区的电场强度，从而降低了电子碰撞电离所产生的电流等。这个优点对动态CMOS电路，如时钟CMOS电路，多米诺电路等的性能改进尤其明显。
这是因为在这些动态电路中仅采用很少数目的PMOS器件，大多数器件是NMOS 型。另外由于电子迁移率较高，因而n阱的寄生电阻较低；碰撞电离的主要来源—电子碰撞电离所产生的衬底电流，在n阱CMOS中通过较低寄生电阻的衬底流走。而在p阱CMOS中通过p阱较高的横向电阻泄放，故产生的寄生衬底电压在n阱CMOS中比p阱要小。在n阱CMOS中寄生的纵向双极型晶体管是PNP型，其发射极电流增益较低，n阱CMOS结构中产生可控硅锁定效应的几率较p阱为低。由于n阱 CMOS的结构的工艺步骤较p阱CMOS简化，也有利于提高集成密度．例如由于磷在场氧化时，在n阱表面的分凝效应，就可以取消对PMOS的场注入和隔离环。杂质分凝的概念：杂质在固体-液体界面上的分凝作用 ~ 再结晶层中杂质的含量决定于固溶度→ 制造合金结（突变结）；杂质在固体-固体界面上也存在分凝作用 ~ 例如，对Si/SiO2界面：硼的分凝系数约为3/10，磷的分凝系数约为10/1；这就是说，掺硼的Si经过热氧化以后， Si表面的硼浓度将减小，而掺磷的Si 经过热氧化以后， Si表面的磷浓度将增高）。 n阱CMOS基本结构中含有许多性能良好的功能器件，对于实现系统集成及接口电路也非常有利。图A (a)和(b)是p阱和n阱CMOS结构的示意图。 N阱硅栅CMOS IC的剖面图 N离子注入 2.2 现在COMS工艺多采用的双阱工艺制作步骤主要表现为以下几个步骤：
微电子技术前沿复习提纲 1.请给出下列英文缩写的英文全文，并译出中文： CPLD: Complex Programmable Logic Device复杂可编程逻辑器件 FPGA: Field－Programmable Gate Array 现场可编程门阵列 GAL:generic array logic 通用阵列逻辑 LUT: Look-Up-Table 显示查找表 IP: Intellectual Property 知识产权 SoC: System on Chip 片上系统 2.试述AGC BJT器件实现AGC特性的工作原理; 试说明为什么 AGC BJT的工作频率范围受限? AGC 即自动增益控制（Automatic Gain Control） ? AGC BJT器件实现AGC特性的工作原理：当输入增加时，输出会同时增加，我们 可利用双极型晶体管的大注入效应和大电流下的基区扩展--kirk效应，衰减增益， 使放大系数降低，则达到了稳定输出的目的。 ?工作频率范围受限原因： 1) 、自动增益控制特性与频率特性是相矛盾，实现AGC需要基区展宽，而器件 的工作频率与基区宽度的平方成反比，要实现大范围的自动增益控制，要求 宽基区，使得工作频率范围受限。 2) 、实现AGC要求基区大注入,基区掺杂浓度低时，易于发生大注入效应，而基 区掺杂浓度动愈低，器件高频噪声愈差，使得工作频率范围受限。 3.为什么双栅MOSFET具有良好的超高频(UHF)特性？ 双栅MOSFET结构如图： 1) 、双栅MOS的端口 Gl靠近源极，对应的基区宽度短，加高频信号，称信号栅，可以实现超高频。 G2靠近漏极，对应的基区宽度较宽，有良好的AGC性能，加固定偏置或AGC电压，作增益控制栅。 2) 、它通过第二个栅极G2交流接地, 可在第一个栅极G1和漏极D之间起到有效的 静电屏蔽作用, 从而使得栅极与漏极之间的反馈电容(是Miller电容)大大减小，则 提高了频率。 4.为什么硅栅、耐熔金属栅能实现源漏自对准，而铝栅不行？实现 源漏自对准的目的是什么？
第一章 ●能带论：单电子近似法研究晶体中电子状态的理论 ●金刚石结构：两个面心立方按体对角线平移四分之一闪锌矿 ●纤锌矿：两类原子各自组成的六方排列的双原子层堆积而成（001）面ABAB顺序堆积●禁带宽度：导带底与价带顶之间的距离脱离共价键所需最低能量 ●本征激发：价带电子激发成倒带电子的过程 ●有效质量（意义）：概括了半导体内的势场作用，使解决半导体内电子在外力作用下运 动规律时，可以不涉及半导体内部势场作用 ●空穴：价带中空着的状态看成是带正电的粒子 ●准连续能级：由于N很大，每个能带的能级基本上可以看成是连续的 ●重空穴带：有效质量较大的空穴组成的价带 ●窄禁带半导体：原子序数较高的化合物 ●导带：电子部分占满的能带，电子可以吸收能量跃迁到未被占据的能级 ●价带：被价电子占满的满带 ●满带：电子占满能级 ●半导体合金：IV族元素任意比例熔合 ●能谷：导带极小值 ●本征半导体：完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体 ●应变半导体：经过赝晶生长生成的半导体 ●赝晶生长：晶格失配通过合金层的应变得到补偿或调节，获得无界面失配位错的合金层 的生长模式 ●直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中同一位置 ●间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中不同位置 ●允带：允许电子能量存在的能量范围. ●同质多象体：一种物质能以两种或两种以上不同的晶体结构存在的现象 第二章 ●替位杂质：杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处。 ●间隙杂质：杂质原子位于晶格的间隙位置。 ●杂质浓度：单位体积中的杂质原子数。 ●施主（N型）杂质：释放束缚电子，并成为不可动正电荷中心的杂质。 ●受主（P型）杂质：释放束缚空穴，并成为不可动负电荷中心的杂质。
第二章PN结 填空题 1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为N A=1.5×1016cm-3，则室温下该区的平衡多子浓度p p0与平衡少子浓度n p0分别为（）和（）。 2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（）电荷，N区一侧带（）电荷。内建电场的方向是从（）区指向（）区。 3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（）。 4、PN结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（），内建电场的最大值就越（），内建电势V bi就越（），反向饱和电流I0就越（），势垒电容C T就越（），雪崩击穿电压就越（）。 5、硅突变结内建电势V bi可表为（），在室温下的典型值为（）伏特。 6、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。 7、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（），势垒区的势垒高度会（）。 8、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度n p与外加电压V之间的关系可表示为（）。若P型区的掺杂浓度N A=1.5×1017cm-3，外加电压V= 0.52V，则P型区与耗尽区边界上的少子浓度n p为（）。 9、当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（）。 10、PN结的正向电流由（）电流、（）电流和（）电流三部分所组成。 11、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（）；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（）。 12、当对PN结外加正向电压时，由N区注入P区的非平衡电子一边向前扩散，一边（）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（）。 13、PN结扩散电流的表达式为（）。这个表达式在正向电压下可简化为（），在反向电压下可简化为（）。 14、在PN结的正向电流中，当电压较低时，以（）电流为主；当电压较高时，以（）电流为主。 15、薄基区二极管是指PN结的某一个或两个中性区的长度小于（）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（）。 16、小注入条件是指注入某区边界附近的（）浓度远小于该区的（）浓度，因此该区总的多子浓度中的（）多子浓度可以忽略。 17、大注入条件是指注入某区边界附近的（）浓度远大于该区的（）浓度，因此该区总的多子浓度中的（）多子浓度可以忽略。 18、势垒电容反映的是PN结的（）电荷随外加电压的变化率。PN 结的掺杂浓度越高，则势垒电容就越（）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（）。 19、扩散电容反映的是PN结的（）电荷随外加电压的变化率。正向电流越大，则扩散电容就越（）；少子寿命越长，则扩散电容就越（）。 20、在PN结开关管中，在外加电压从正向变为反向后的一段时间内，会出现一个较大