半导体复习秘籍(其实是从成哥那里搬过来的)
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半导体物理题解题技巧导体和绝缘体之间的中间状态,半导体,在电子学领域中起着至关重要的作用。
学习半导体物理是理解和解决电子学问题的基础,但是由于该领域涉及复杂的理论和计算,对许多学生来说可能变得相当困难。
本文将介绍一些半导体物理题解题的技巧,希望能够帮助读者更好地掌握和应用这一领域的知识。
首先,对于半导体材料的基本特性,我们需要熟悉以下概念:掺杂、载流子、空穴和电子。
掺杂是指将杂质原子引入半导体晶体中,从而改变其导电性能。
掺杂分为两种类型:n型和p型,分别表示加入的杂质原子是电子供体或是电子受体。
载流子是指在半导体中传递电荷的粒子,包括电子和空穴。
空穴是半导体中带正电的载流子,它的运动类似于正电子的运动。
因此,理解这些基本概念对于解决半导体物理题目至关重要。
要解决半导体物理题目,我们需要掌握不同杂质浓度下的空穴和电子浓度的计算方法。
根据杂质原子的掺杂类型,我们可以利用三个公式进行计算。
首先是计算n型半导体中的空穴浓度。
在n型半导体中,杂质原子是电子供体。
我们可以使用公式nP = ni^2 / ND来计算空穴浓度nP,其中ni是半导体的本征载流子浓度,ND是掺杂杂质原子的浓度。
这个公式是根据质量动量守恒定律和电荷守恒定律推导出来的。
接下来是计算p型半导体中的电子浓度。
在p型半导体中,杂质原子是电子受体。
我们可以使用公式nN = ni^2 / NA来计算电子浓度nN,其中NA是掺杂杂质原子的浓度。
同样地,这个公式也是由质量动量守恒定律和电荷守恒定律推导出来的。
最后,当我们需要计算非平衡条件下的空穴和电子浓度时,我们可以使用公式n = n0 * exp(qV / (kT))和p = p0 * exp(-qV / (kT))。
其中,n和p分别表示非平衡条件下的电子和空穴浓度,n0和p0是平衡条件下的电子和空穴浓度,q是元电荷,V是外部应用的电压,k是玻尔兹曼常数,T是温度。
提供了这些计算空穴和电子浓度的公式,我们可以开始解决半导体物理题目。
第一章 半导体物理基础能带:1-1什么叫本征激发?温度越高,本征激发的载流子越多,为什么?1-2试定性说明Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数的原因。
1-3、试指出空穴的主要特征及引入空穴的意义。
1-4、设晶格常数为a 的一维晶格,导带极小值附近能量E c (k)和价带极大值附近能量E v (k)分别为:2222100()()3C k k k E k m m -=+和22221003()6v k k E k m m =-;m 0为电子惯性质量,1k a π=;a =0.314nm ,341.05410J s -=⨯⋅,3109.110m Kg -=⨯,191.610q C -=⨯。
试求:①禁带宽度;②导带底电子有效质量;③价带顶电子有效质量。
题解:1-1、 解:在一定温度下,价带电子获得足够的能量(≥E g )被激发到导带成为导电电子的过程就是本征激发。
其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。
如果温度升高,则禁带宽度变窄,跃迁所需的能量变小,将会有更多的电子被激发到导带中。
1-2、 解:电子的共有化运动导致孤立原子的能级形成能带,即允带和禁带。
温度升高,则电子的共有化运动加剧,导致允带进一步分裂、变宽;允带变宽,则导致允带与允带之间的禁带相对变窄。
反之,温度降低,将导致禁带变宽。
因此,Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数。
1-3、准粒子、荷正电:+q ; 、空穴浓度表示为p (电子浓度表示为n ); 、E P =-E n (能量方向相反)、m P *=-m n *。
空穴的意义:引入空穴后,可以把价带中大量电子对电流的贡献用少量空穴来描述,使问题简化。
1-4、①禁带宽度Eg 根据dk k dEc )(=2023k m +2102()k k m -=0;可求出对应导带能量极小值E min 的k 值: k min =143k , 由题中E C 式可得:E min =E C (K)|k=k min =2104k m ;由题中E V 式可看出,对应价带能量极大值Emax 的k 值为:k max =0;并且E min =E V (k)|k=k max =22106k m ;∴Eg =E min -E max =221012k m =222012m a π =23423110219(1.05410)129.110(3.1410) 1.610π----⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=0.64eV②导带底电子有效质量m n2222200022833C d E dk m m m =+=;∴ 22023/8C n d E m m dk == ③价带顶电子有效质量m ’ 22206V d E dk m =-,∴2'2021/6V n d E m m dk ==- 掺杂:2-1、什么叫浅能级杂质?它们电离后有何特点?2-2、什么叫施主?什么叫施主电离?2-3、什么叫受主?什么叫受主电离?2-4、何谓杂质补偿?杂质补偿的意义何在?题解:2-1、解:浅能级杂质是指其杂质电离能远小于本征半导体的禁带宽度的杂质。
半导体物理柴常春笔记一、为什么要做这个笔记呢嘿呀,半导体物理这门课可有点难搞呢。
柴常春老师讲课那是相当精彩,但是知识点就像调皮的小精灵,一不留神就溜走啦。
所以呀,我就开始做这个笔记,把那些重要的、有趣的、容易忘的知识都抓住,就像抓住一把把开启知识宝库的小钥匙。
二、笔记里都有啥呢1. 基本概念部分半导体的定义可不能含糊。
半导体就是导电性介于导体和绝缘体之间的材料,像硅啊、锗啊,都是很常见的半导体材料。
这就好比是在导电的“大部队”里,它们处于中间的“小阵营”,有着独特的个性。
本征半导体也很重要哦。
它是纯净的、没有杂质的半导体,里面的载流子是由热激发产生的电子 - 空穴对。
就像一个纯净的小世界,里面的电子和空穴自己按照一定的规律产生和运动。
2. 能带理论相关能带这个概念刚接触的时候觉得好抽象呢。
其实就是把原子的电子能级扩展到固体里面,就形成了能带。
就像好多小水滴汇聚成了大海,好多原子的能级汇聚成了能带。
价带、导带和禁带的概念也得搞清楚。
价带是原子中价电子所在的能带,导带呢就是电子可以自由移动的能带,而禁带就是它们之间的“禁区”,电子不容易跨越。
能隙也就是禁带宽度,这是个很关键的参数。
不同的半导体材料,能隙大小不一样。
这个能隙就决定了半导体的很多特性,比如它的导电能力、对光的吸收等等。
3. 杂质半导体当在本征半导体里加入杂质,就变成了杂质半导体。
有n型半导体和p型半导体。
n型半导体就是掺入了施主杂质,像磷元素,这样就会产生很多多余的电子,电子就成了多数载流子。
而p型半导体掺入受主杂质,比如硼元素,空穴就成了多数载流子。
这就像是给原本平静的半导体小世界里加入了不同的“小助手”,让它们的导电特性发生了变化。
三、这个笔记的作用这个笔记对我来说可不仅仅是记录知识哦。
在复习的时候,它就像我的小帮手,能让我快速地回顾那些复杂的知识点。
而且当我和同学们讨论问题的时候,也可以拿出笔记来和大家分享。
就像分享我的小宝藏一样,希望能让更多的小伙伴理解半导体物理的奇妙之处。
半导体知识点总结大全引言半导体是一种能够在一定条件下既能导电又能阻止电流的材料。
它是电子学领域中最重要的材料之一,广泛应用于集成电路、光电器件、太阳能电池等领域。
本文将对半导体的知识点进行总结,包括半导体基本概念、半导体的电子结构、PN结、MOS场效应管、半导体器件制造工艺等内容。
一、半导体的基本概念(一)电子结构1. 原子结构:半导体中的原子是由原子核和围绕原子核轨道上的电子组成。
原子核带正电荷,电子带负电荷,原子核中的质子数等于电子数。
2. 能带:在固体中,原子之间的电子形成了能带。
能带在能量上是连续的,但在实际情况下,会出现填满的能带和空的能带。
3. 半导体中的能带:半导体材料中,能带又分为价带和导带。
价带中的电子是成对出现的,导带中的电子可以自由运动。
(二)本征半导体和杂质半导体1. 本征半导体:在原子晶格中,半导体中的电子是在能带中的,且不受任何杂质的干扰。
典型的本征半导体有硅(Si)和锗(Ge)。
2. 杂质半导体:在本征半导体中加入少量杂质,形成掺杂,会产生额外的电子或空穴,使得半导体的导电性质发生变化。
常见的杂质有磷(P)、硼(B)等。
(三)半导体的导电性质1. P型半导体:当半导体中掺入三价元素(如硼),形成P型半导体。
P型半导体中导电的主要载流子是空穴。
2. N型半导体:当半导体中掺入五价元素(如磷),形成N型半导体。
N型半导体中导电的主要载流子是自由电子。
3. 载流子浓度:半导体中的载流子浓度与掺杂浓度有很大的关系,载流子浓度的大小决定了半导体的电导率。
4. 质量作用:半导体中载流子的浓度受温度的影响,其浓度与温度成指数关系。
二、半导体器件(一)PN结1. PN结的形成:PN结是由P型半导体和N型半导体通过扩散结合形成的。
2. PN结的电子结构:PN结中的电子从N区扩散到P区,而空穴从P区扩散到N区,当N区和P区中的载流子相遇时相互复合。
3. PN结的特性:PN结具有整流作用,即在正向偏置时具有低电阻,反向偏置时具有高电阻。
1.半导体中的电子状态金刚石与共价键(硅锗IV族):两套面心立方点阵沿对角线平移1/4套构而成闪锌矿与混合键(砷化镓III-V族):具有离子性,面心立方+两个不同原子纤锌矿结构:六方对称结构(AB堆积)晶体结构:原子周期性排列(点阵+基元)共有化运动:原子组成晶体后,由于电子壳层的交叠,电子不再完全局限在某一个原子上,可以由一个原于转移到相邻的原子上去,电子可以在整个晶体中运动。
能带的形成:组成晶体的大量原子的相同轨道的电子被共有化后,受势场力作用,把同一个能级分裂为相互之间具有微小差异的极其细致的能级,这些能级数目巨大,而且堆积在一个一定宽度的能量范围内,可以认为是连续的。
能隙(禁带)的起因:晶体中电子波的布喇格反射-周期性势场的作用。
(边界处布拉格反射形成驻波,电子集聚不同区域,造成能量差)自由电子与半导体的E-K图:自由电子模型:半导体模型:导带底:E(k)>E(0),电子有效质量为正值;价带顶:E(k)<E(0),电子有效质量为负值;能带越窄,k=0处的曲率越小,二次微商就小,有效质量就越大。
正负与有效质量正负有关。
空穴:共价键上流失一个电子而出现空位置,认为这个空状态带正电。
波矢为k的电子波的布喇格衍射条件:一维情况(布里渊区边界满足布拉格):第一布里渊区内允许的波矢总数=晶体中的初基晶胞数N-每个初基晶胞恰好给每个能带贡献一个独立的k值;-直接推广到三维情况考虑到同一能量下电子可以有两个相反的自旋取向,于是每个能带中存在2N个独立轨道。
-若每个初基晶胞中含有一个一价原子,那么能带可被电子填满一半;-若每个原子能贡献两个价电子,那么能带刚好填满;初基晶胞中若含有两个一价原子,能带也刚好填满。
杂质电离:电子脱离杂质原子的的束缚成为导电电子的过程。
脱离束缚所需要的能力成为杂质电离能。
杂质能级:1)替位式杂质(3、5族元素,5族元素释放电子,正电中心,称施主杂质;3族元素接收电子,负电中心,受主杂质。
半导体物理复习提纲《半导体物理学》复习提纲第⼆章平衡状态下半导体体材的特性重点掌握描述每个量⼦态被电⼦占据的⼏率随能量E变化的分布函数;费⽶能级E F;本征半导体的载流⼦浓度;掺杂半导体的载流⼦浓度;第三章⾮平衡状态下半导体体材的特性重点掌握⾮平衡状态指的是什么;载流⼦的漂移输运现象;载流⼦的扩散输运现象;电导率⽅程;爱因斯坦关系;布尔兹曼关系;连续性-输运⽅程第四章平衡和偏置状态下的PN结特性重点掌握PN的能带图;接触势;PN结的偏置;耗尽区厚度与电压的关系;结电容第五章PN结的伏-安特性重点掌握肖克莱定律;正偏条件下的PN 结特性;反偏条件下的PN 结特性;PN 结的瞬态特性第六章半导体表⾯和MIS 结构重点掌握p 型和n 型半导体积累、耗尽、反型和强反型状态下的表⾯感⽣电荷层表⾯势;p 型和 n 型半导体在积累、耗尽、反型和强反型状态下的能带结构MIS 结构的 C-V 第七章⾦属-半导体接触和异质结重点掌握⾦属和掺杂半导体形成的接触;肖特基势垒;功函数;半导体的亲和能;例题:1,分别计算⽐E F ⾼2kT 、3 kT 和低2 kT 、3 kT 能级电⼦的占有⼏率(e = 2.7183)。
解:(1) ⽐E F ⾼2kT 的能级2F E E kT-=根据()()21110.1192117.38911F E E kTf E ee-====+++(2) ⽐E F ⾼3kT 的能级3F E E kT-=根据()()31110.0474121.08591F E E kTf E ee-==(3) ⽐E F 低2kT 的能级2F E E kT-=根据()()21110.8807110.13531F E E kTf E ee--====+++(4) ⽐E F ⾼3kT 的能级3F E E kT-=根据()()31110.95251 1.04981F E E kTf E ee--====++⽐E F ⾼2kT ,3 kT 和低2 kT ,3 kT 能级电⼦的占有⼏率分别是12%、5%、88% 和95%。
一、光刻胶是一种有机化合物,它受紫外线曝光后在显影液中的溶解度发生显著变化。
光刻胶的目的1. 做硅片上的图形模版(从掩膜版转移到硅片上的图形)2. 在后续工艺中,保护下面的材料(例如刻蚀或离子注入)什么是光刻中常见的驻波效应?如何解决?在光刻胶的曝光区域内出现相长相消的条纹。
光刻胶在显影后,在侧壁会产生波浪状的不平整的现象叫驻波效应解决:应用抗反射涂层(ARC)可以完全消除驻波图形。
典型的光刻工艺主要有哪几步?简述各步骤的作用。
气相成底膜—涂胶→前烘→对准与曝光→曝光后烘烤→显影→坚膜→显影检查目的:增强硅片和光刻胶的粘附性。
③软烘(Soft bake):目的是去除光刻胶中的溶剂。
软烘提高了粘附性,提升了光刻胶的均匀性,在刻蚀中得到了更好的线宽控制。
④对准和曝光(Alignment and exposure):掩膜版与涂胶后硅片上的正确位置对准。
一旦对准,将掩膜版和硅片曝光,把掩膜版图形转移到涂胶的硅片上。
对准和曝光的重要质量指标是线宽分辨率、套准精度、颗粒和缺陷。
⑤曝光后烘培(PEB):作用:① 减少驻波效应;② 激发化学增强光刻胶的PAG产生的酸与光刻胶上的保护基团发生反应并移除基团使之能溶解于显影。
⑥显影(Develop):① 显影液溶剂溶解掉光刻胶中软化部分;② 从掩膜版转移图形到光刻胶上⑦坚膜烘培(Hard bake):作用:①完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂; ②提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力; ③进一步增强光刻胶与硅片表面之间的黏附性; ④减少驻波效应⑧显影检查(Develop inspect):显影后检查来确定光刻胶图形的质量。
检查的目的:找出光刻胶有质量问题的硅片,描述光刻胶工艺性能以满足规范要求。
二、刻蚀是用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。
刻蚀的基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形.刻蚀通常分为介质刻蚀、硅刻蚀和金属刻蚀。
干法刻蚀和湿法刻蚀干法刻蚀是把硅片表面曝露于气态中产生的等离子体,等离子体通过光刻胶中开出的窗口,与硅片发生物理或化学反应,从而去掉曝露的表面材料。
电⼦科技⼤学半导体集成电路原理复习⼤纲第⼀章●微电⼦:在电⼦电路和系统的超⼩型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的学科。
●集成电路:⽤半导体⼯艺把电路的有源器件、⽆源器件以及互连布线以相互不可分离的状态制作在半导体或绝缘材料基⽚上,最后封装在⼀个管壳内,构成⼀个完整的、具有特定功能的电路、组件或系统。
●集成度:在单块晶⽚上或单个封装中构成的IC所包含的最⼤元器件数量(包括有源器件和⽆源器件)。
●特征尺⼨:器件中最⼩线条宽度(最⼩线条宽度与线条间距之和的⼀半)。
●摩尔定律:集成电路芯⽚的集成度每两年增加⼀倍。
●集成电路的⼏种主要分类⽅法:按照集成度的不同分类(SSI/MIS/LSI/VLSI/GSI);按照电路功能和所处理信号的不同分类(数字IC/模拟IC);所采⽤的晶体管的不同(双极型IC/MOS IC)●了解微电⼦集成电路技术的发展趋势:继续沿着摩尔定律前进、开发⽚上系统SOC、研发量⼦器件和纳⽶器件。
●提⾼集成度的主要途径有:提⾼微细加⼯技术、增⼤芯⽚⾯积、使⽤⼤圆⽚晶圆、简化电路结构、。
●IC(integrated circuit)、VLSI(very large scale-integration)、ULSI(ultra large scale-integration)、SOC(system-on-chip)、IP(intellectual property)、MEMS(micro-electronic-mechanical system)、CD(critical dimension)、SIP(system in package)。
●定⽐例缩⼩定律:CE(等⽐例缩⼩器件的尺⼨,增加跨导、减⼩电容,电源电压同时缩⼩相同倍数,但是阈值电压不可能缩得太⼩,漏源耗尽区宽度不可能按⽐例缩⼩,电源电压的标准改变会带来很⼤的不便)、CV(保倍)。
持电源电压不变)、QCE(器件尺⼨缩⼩K倍,⽽电源电压只缩⼩K第⼆章●饱和型逻辑IC:关态对应截⽌态,开态对应饱和态。
半导体三极管复习提要一、晶体管基本知识一、晶体管的结构和分类半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。
晶体管按所用半导体材料可分为硅管和锗管;按用途可分为放大管和开关管;按工作频率可分为低频管和高频管;按功率大小可分为小功率管、中功率管和大功率管;按结构可分为NPN型和PNP型。
在一块半导体基板上按特定的方式,形成三个掺杂区:集电区、基区、发射区;每个掺杂区对应引出一根电极,分别称为集电极C、基极B、和发射极E;发射区与基区之间的PN结称为发射结,基区与集电区之间的PN结称为集电结。
结构与符号如图2-4所示。
E1)2)二、晶体管的电流分配关系及电流放大作用1.晶体管各极的电流分配关系发射极电流等于基极电流与集电极电流之和。
即CBII+=EI2.晶体管的电流放大作用“发射结正偏,集电结反偏”是晶体管具有电流放大作用的外部条件。
晶体管是一种电流控制器件,其电流放大作用就是基极电流BI的微小变化控制了集电极电流CI的较大变化。
但需要注意的是,晶体管放大电流时,被放大的CI是由电源CCU提供的,并不是晶体管自身产生的,放大的实质是小信号对大信号的控制作用。
BCII∆=∆β三、晶体管的特性曲线1.输入特性曲线它的形状与二极管的正向特性曲线类似,硅管的死区电压约为0.5V,锗管死区电压约为0.2V。
晶体管正常导通后,硅管的BEU约为0.7V,锗管BEU约为0.3V。
2(1)放大区结压降硅管为0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V,对于NPN型晶体管,EBCUUU>>。
(2)饱和区V3.0的区域。
使晶体管工作在NPN型晶体管,ECBUUU>>相当于短路。
(3)截止区型晶体管,BECUUU>>,集电极C与发射极E之间电压降为电源电压,如同一个开关处于断开状态,相当于开路。
四、晶体管的主要参数图2-4 晶体管结构示意图及符号基极集电结发射结NPN型PNP型基极集电结发射结图2-6晶体管特性测量的测试电图2-7 晶体管输入特性曲线图2-8晶体管输出特性曲线1.共射极电流放大系数β电流放大系数是表征晶体管放大能力的参数。
一、名词解释以及简答题二极管部分1、突变结:对于离子注入或在轻掺杂的原始晶片上进行浅结扩散的情况,且N型与P型之间的过渡是陡峭的。
2、线性缓变结:在中等掺杂到重掺杂的原始晶片上进行深结扩散的情况,而且N型和P型之间的过渡是逐渐改变。
3、空间耗尽区,耗尽层相似:(1)P-Si与N-si形成pn结,由于P-Si中有大量空穴,N-si中有大量电子,当结合后,P-Si的空穴扩散到N-si中,N-si中的电子扩散到P-Si中,从而在P-Si中形成带负电的掺杂,而在N-si中形成带正电的掺杂,也就是耗尽区,其中耗尽区中存在电场,有漂移产生,从而平衡了扩散。
4、正向注入(扩散):正偏时:扩散流大于漂移流,n区电子扩散到p区(-xp)处积累成为p区的少子;p区的空穴扩散到n 区的(xn)处积累成为n区的少子。
这一过程称为正向注入。
5、反向抽取(漂移):反偏时:p区的电子漂移到n区,n区的空穴漂移到p区,这一过程称为反向抽取。
6、变容二极管:工作在反偏状态下的二极管,势垒电容随反偏电压的增加而减小,称为变容二极管。
7、肖特基二极管:金属和半导体形成整流接触时具有正向导通,反向截止的作用,称作肖特基二极管。
8、隧道二极管:n区和p区都为简并掺杂的pn结称为隧道二极管。
9、长二极管:pn结的p区和n区准中性区域的宽度远大于扩散长度时,则称这个二极管为长二极管。
10、短二极管:pn结轻掺杂一侧的准中性区域的宽度与扩散长度同数量级或更小时,则称这个二极管为窄基区二极管或短二极管11、势垒电容Cj:形成空间电荷区的电荷随外加电压变化。
12、扩散电容Cd:p-n结两边扩散区中,当加正向偏压时,有少子的注入,并积累电荷,它也随外电压而变化.扩散区的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应。
13、.二极管的存贮延迟时间和反向恢复时间及其物理根源:电荷存储和反向恢复时间:正偏时,电子从n区注入到p区,空穴从p区注入到n区,在耗尽层边界有少子的积累。
导致p-n结内有等量的过剩电子和空穴-电荷的存储。
突然反向时,这些存储电荷不能立即去除,消除存储的电荷有两种途径:复合和漂移。
都需要经过一定时间t, p-n结才能达到反偏状态,s这个时间为反向恢复时间14、真空能级Eo:电子完全脱离材料本身的束缚所需的最小能量15、功函数:从费米能级到真空能级的能量差16、电子亲和势:真空能级到价带底的能量差17、少子扩散区:PN结在正偏时,则会在结的两边临界处会积累电荷,使得浓度比其他地方高,从而形成扩散区,往两边扩散。
18、雪崩击穿:在反偏下,电子、空穴在电场作用下与耗尽区里的原子不断地碰撞,最后到达边界,当反偏电压过大时,电子的动能很大,在与耗尽区中的原子碰撞,能产生电子空穴对,多次碰撞后,产生大量的电子空穴对,形成比较大的电流。
19、齐纳击穿:在高掺杂下,PN结的耗尽层宽度很小,不大的反向电压可在耗尽层形成很强电厂,而直接破坏共价键,使价电子脱离共价键舒服,产生电子空穴对,致使电流剧增。
20、欧姆接触和整流接触:(P型的就倒过来)三极管部分1、制备三极管(晶体管)的基本要求以及原因:NE>>NB>NC:提高发散区的发散效率基区宽度远远小于少子扩散长度:使基区的电子空穴复合约为零。
2、发射效率:发射区中多数载流子形成的电流与发射区的总电流比值。
3、基区运输系数:集电区中多数载流子形成的电流与发射区中多数载流子形成的电流比值。
PNPNPN4、基区宽度调制效应和基区穿通:基区准中性宽度W随着外加电压Veb和Vcb的变化而变化的现象叫做基区宽度调制效应当基区准中性宽度W变化为零时,也就是基区变成了耗尽区,这时基区穿通。
5、发射极电流集边效应:由于BJT存在一定的基极电阻,包括发射区正下方的基区横向电阻和发射区以外基区的电阻,而基极电流是在基区横向电阻流动,这样在基极电阻上产生电压降,使发射区正下方基区中各点的电位不一样,发射结边缘相差电势大,中心低,从而使得发射周围边缘处电流密度大。
6、共基极电流放大系数:7、共发射极电流放大系数:8、Icbo:发射极开路,在CB结上加反偏电压而使电流达到饱和。
9、Iceo:基极开路,使得CB结反偏,BE结正偏,流过CB结的饱和电压。
10、Vcbo:11、Vceo:12、三极管的四种偏置模式:12、四种偏置模式下各区少子分布图:MOSEFT部分1、场效应:通过调节加在金属板的电压来调节其下的半导体的电导,从而调节半导体的电导率2、沟道和沟道电荷:当外加的栅电压足够时,形成耗尽层并在SiO2下开始积累电荷形成反型层,这电荷连接了漏极和源极而导通,这就是沟道。
构成沟道的电子(空穴)就是沟道电荷。
3、理想MOS管结构的基本假设:(1)在氧化物中或在氧化物和半导体之间的界面上不存在电荷。
(2)金属和半导体之间的功函数差为零.(3)SiO2层是良好的绝缘体,能阻挡直流电流流过。
因此,即使有外加电压,表面空间电荷区也处于热平衡状态,这使得整个表面空间电荷区中费米能级为常数。
4、载流子的积累:VG<0,由于垂直表面向上的电场的作用,紧靠硅表面的空穴的浓度大于体内热平衡多数载流子浓度时,称为载流子积累现象。
5、载流子的耗尽:VG>0, (较小负偏置),空穴的浓度在O-S界面附近降低,称为空穴被“耗尽”,留下带负电的受主杂质。
6、载流子的反型:VG>VT时, 表面少数载流子浓度超过多数载流子浓度,这种情况称为“反型”。
7、MOSFET的阈值电压、平带电压和夹断电压:8、沟道电导和跨导:9、MOS场效应管的类型:N沟增强型,N沟耗尽型,P沟增强型,p沟耗尽型二:计算题以及画图题关于二极管:1.室温下,处于热平衡条件下的硅突变结,P型掺NA=2x1015/cm3,而N型掺杂ND=1015/cm3,计算:(1)内建电压(2)xp,xn和W(3)x=0处的电场E(4)x=0处的电势解:2. 给定二极管冶金结附近的掺杂分布如下图,根据耗尽近似,画出预期的二极管内的电荷密度、电场和静电势图解:3、p-i-n二极管如图2所示,它是一个三层器件,其中间层为本征材料且相对较窄。
假设p型和n型区域为均匀掺杂,而i层中ND-NA=0:(1)简要画出器件中的电荷密度、电场和静电势。
同时画出热平衡条件下器件的能带图(2)p型和n型层之间的内建电压是多少?并证明你的答案(3)建立电荷密度、电场和静电势的定量表达式解:(1)(2)(3)4.图是室温下一个pn结二极管内的稳态载流子浓度图,图上标出了刻度。
(1)二极管是正偏还是反偏?并加以解释。
(2)二极管准中性区域是否满足小注入条件?请解释你是如何得到答案的?(3)确定外加电压V(4)确定空穴扩散长度LP.(5)p型和n型一侧掺杂浓度各是多少?解:6、给定一个平面p+n硅突变结二极管,N型杂质浓度ND=1015/cm3,且T=300K,确定(1)二极管击穿电压VBR的近似值(2)击穿电压下的耗尽层宽度(3)击穿电压下耗尽层内的最大电场解:二、三极管部分:1.对一个具有良好放大能力的三极管的发射区(E区),基区(B区)和集电区(C区)的掺杂浓度和基区的宽度各有什么要求?为什么?解:NE>>NB>NC, 目的是使三极管有更大的发射效率,从而提高放大系数WB<<LB, 目的是使三极管有更大的基区输运系数,从而提高放大系数.另外基区做的很薄,可以减少载流子的基区渡越时间,提高三极管的特征频率2、双结型晶体管中ICBO和VCBO的物理意义?并画出实验中用晶体管图示仪测试pnp晶体管ICBO和VCBO的电路图解:ICBO的物理意义:三极管的发射极开路时,CB结反偏时,流过CB的反向饱和电流。
VCBO的物理意义:三极管的发射极开路时,能加在集电极-基极间的最大反向电压,即CB端的击穿电压。
测试电路图如下:3. 解释三极管的“发射效率”和“基区输运系数”的物理意义?解:发射效率:发射区的多子扩散到基区形成的电流分量与流过发射极的总电流的比值。
基区输运系数:发射区多子扩散到基区,又穿过基区到达集电区形成的电流分量与发射区多子扩散到基区形成的电流分量的比值。
4、5、三极管的基区做成缓变基区的优点是什么?在基区形成内建电场,在内建电场的作用下,从发射区扩散到基区的载流子可以更快的传输到发射区,提高基区传输因子,减少基区渡越时间,从而可以提高三极管的放大系数和特征频率。
6、pnpBJT 准中性区域中的少子分布如下图所示,确定:(a)VEB 是正偏还是反偏?为什么?(b)VCB 是正偏还是反偏?其外加的偏压等于多少?(c)该pnpBJT 工作在什么偏置模式?(d)定性画出该三极管处于饱和工作模式下的少子分布图解:7、在npnBJT 中,已知I En =100μA, I Ep =1μA, I Cn =99μA 和I Cp=0.1μA,计算:(1)αT (2)γ (3)I E 、I C 和I B (4)αdc 和βdc (5) I CBO 和I CEO (6) I Cn增加到接近100μA 的数值,而所有的其他电流分量保持不变,I Cn 的增加对βdc有什么影响?请解释 (7)I Ep 增加而所有其他电流分量保持不变,I Ep 的增加对对βdc有什么影响?请解释解:二、第六章部分。