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1.根据扩散源的不同有三种扩散工艺：固态源扩散，液态源扩散，气态源扩散。
2.固相扩散工艺微电子工艺中的扩散，是杂质在晶体内的扩散，是固相扩散工艺。
固相扩散是通过微观粒子一系列随机跳跃来实现的，这些跳跃在整个三维方向进行，主要有三种方式:间隙式扩散替位式扩散间隙—替位式扩散3.什么是离子注入离化后的原子在强电场的加速作用下，注射进入靶材料的表层，以改变这种材料表层的物理或化学性质.注入离子在靶内受到的碰撞是随机的，所以杂质分布也是按几率分布的。
离子进入非晶层（穿入距离）的分布接近高斯分布.4.离子注入的沟道效应沟道效应当离子沿晶轴方向注入时，大部分离子将沿沟道运动，几乎不会受到原子核的散射，方向基本不变，可以走得很远。
5.减少沟道效应的措施(1)对大的离子，沿沟道轴向(110)偏离7－10o(2)用Si，Ge，F，Ar等离子注入使表面预非晶化，形成非晶层.(3)增加注入剂量（晶格损失增加，非晶层形成，沟道离子减少）.(4)表面用SiO2层掩膜.6.损伤退火的目的(修复晶格，激活杂质)A.去除由注入造成的损伤，让硅晶格恢复其原有完美晶体结构B.让杂质进入电活性（electrically active）位置－替位位置。
C.恢复电子和空穴迁移率7.退火方法a.高温退火b.快速退火：激光、高强度光照、电子束退火、其他辐射.8.注入方法a直接注入离子在光刻窗口直接注入Si衬底。
射程大、杂质重时采用。
b间接注入；通过介质薄膜或光刻胶注入衬底晶体。
间接注入沾污少，可以获得精确的表面浓度。
c多次注入通过多次注入使杂质纵向分布精确可控，与高斯分布接近；也可以将不同能量、剂量的杂质多次注入到衬底硅中，使杂质分布为设计形状。
9.降低系统自掺杂方法a.降低系统自掺杂的有效方法是对石墨基座进行HCl 高温处理，处理的温度应该高于外延生长温度。
b.所谓高温处理就是用HCl 在高温下把基座上淀积的硅腐蚀掉，在腐蚀后立即在基座上包一层本征硅用来封闭基座。
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学二零 九 至二零 一零 学年第 一 学期期 末 考试半导体物理 课程考试题 A 卷 （ 120分钟） 考试形式： 闭卷 考试日期 2010年 元月 18日课程成绩构成：平时 10 分， 期中 5 分， 实验 15 分， 期末 70 分一、选择题（共25分，共 25题，每题1 分）A ）的半导体。
A. 不含杂质和缺陷B. 电阻率最高C. 电子密度和空穴密度相等D. 电子密度与本征载流子密度相等2、如果一半导体的导带中发现电子的几率为零，那么该半导体必定（ D ）。
A. 不含施主杂质B. 不含受主杂质C. 不含任何杂质D. 处于绝对零度3、对于只含一种杂质的非简并n 型半导体，费米能级E F 随温度上升而（ D ）。
A. 单调上升B. 单调下降C. 经过一个极小值趋近EiD. 经过一个极大值趋近Ei4、如某材料电阻率随温度上升而先下降后上升，该材料为（ C ）。
A. 金属 B. 本征半导体 C. 掺杂半导体 D. 高纯化合物半导体5、公式*/m q τμ=中的τ是半导体载流子的（ C ）。
A. 迁移时间 B. 寿命 C. 平均自由时间 D. 扩散时间6、下面情况下的材料中，室温时功函数最大的是（ A ）………密………封………线………以………内………答………题………无………效……A. 含硼1×1015cm -3的硅B. 含磷1×1016cm -3的硅C. 含硼1×1015cm -3，磷1×1016cm -3的硅D. 纯净的硅7、室温下，如在半导体Si 中，同时掺有1×1014cm -3的硼和1.1×1015cm -3的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D ），费米能级为（ G ）。
将该半导体由室温度升至570K ，则多子浓度约为（ F ），少子浓度为（ F ），费米能级为（ I ）。
09级半导体器件物理A卷答案15(晶体管中复合与基区厚薄有关，基区越厚，复合越多，因此基区应做得项目一二三四五总分( C )A(较厚 B(较薄 C(很薄满分 10016(pn结反偏状态下，空间电荷层的宽度随外加电压数值增加而( A )。
得分 A(展宽 B(变窄 C(不变17(在开关器件及与之相关的电路制造中，( C )已作为缩短少数载流子寿命的有效手段。
A 钝化工艺B 退火工艺C 掺金工艺一、选择题:(含多项选择，共30分，每空1分，错选、漏选、多选18(在二极管中，外加反向电压超过某一数值后，反向电流突然增大，这个电压叫( B )。
均不得分) A 饱和电压 B 击穿电压 C 开启电压 1(半导体硅材料的晶格结构是( A ) 19(真空能级和费米能级的能值差称为( A ) A 金刚石 B 闪锌矿C 纤锌矿 A 功函数 B 亲和能 C 电离电势 2(下列固体中，禁带宽度Eg最大的是( C ) 20(平面扩散型双极晶体管中掺杂浓度最高的是( A ) , 金属 , 半导体 ,绝缘体 A 发射区 B 基区 C 集电区 3(硅单晶中的层错属于( C ) 21(栅电压为零，沟道不存在，加上一个负电压才能形成P沟道，该MOSFET为( A ) , 点缺陷 , 线缺陷 , 面缺陷 A P沟道增强型 B P沟道耗尽型 C N沟道增强型 D N沟道耗尽型 4(施主杂质电离后向半导体提供( B )，受主杂质电离后向半导体提供( A )，本征激发后向半导体提供( A B )。
判断题(共20分，每题,分) 二、常州信息职业技术学院 2010 ,2011 A 空穴 B 电子 ,(( ? )半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间。
5(砷化镓中的非平衡载流子复合主要依靠( A ) ,(( ? )半导体中的电子浓度越大，则空穴浓度越小。
业技术学院 2010 ,2011 学年第一 A 直接复合 B 间接复合 C 俄歇复合,(( × )半导体中载流子低温下发生的散射主要是晶格振动的散射。
半导体器件原理简明教程习题答案傅兴华1.1 简述单晶、多晶、非晶体材料结构的基本特点.解 整块固体材料中原子或分子的排列呈现严格一致周期性的称为单晶材料;原子或分子的排列只在小范围呈现周期性而在大范围不具备周期性的是多晶材料; 原子或分子没有任何周期性的是非晶体材料.1.6 什么是有效质量，根据E(k)平面上的的能带图定性判断硅鍺和砷化镓导带电子的迁移率的相对大小.解 有效质量指的是对加速度的阻力.kE h m k ∂∂=21*1 由能带图可知,Ge 与Si 为间接带隙半导体,Si 的Eg 比Ge 的Rg 大，所以Ge μ>Si μ.GaAs 为直接带隙半导体,它的跃迁不与晶格交换能量,所以相对来说GaAs μ>Ge μ>Si μ.1.10 假定两种半导体除禁带宽度以外的其他性质相同,材料1的禁带宽度为1.1eV,材料2的禁带宽度为3.0eV,计算两种半导体材料的本征载流子浓度比值,哪一种半导体材料更适合制作高温环境下工作的器件?解 本征载流子浓度:)exp()(1082.4215Tdp dn i k Eg m m m n ⨯= 两种半导体除禁带以外的其他性质相同∴)9.1exp()exp()exp(0.31.121Tk k k n n T T ==-- T k 9.1>0 ∴21n n > ∴在高温环境下2n 更合适 1.11 在300K 下硅中电子浓度330102-⨯=cm n ,计算硅中空穴浓度0p ,画出半导体能带图,判断该半导体是n 型还是p 型半导体.解 317321002020010125.1102)105.1(p -⨯=⨯⨯==→=cm n n n p n i i ∴>00n p 是p 型半导体 1.16 硅中受主杂质浓度为31710-cm ,计算在300K 下的载流子浓度0n 和0p ,计算费米能级相对于本征费米能级的位置,画出能带图.解 317010-==cm N p A 200i n p n = T=300K →310105.1-⨯=cm n i330201025.2-⨯==∴cm p nn i 00n p > ∴该半导体是p 型半导体)105.110ln(0259.0)ln(10170⨯⨯==-i FPi n p KT E E1.27 砷化镓中施主杂质浓度为31610-cm ，分别计算T=300K 、400K 的电阻率和电导率。
第二章1一个硅p －n 扩散结在p 型一侧为线性缓变结，a=1019cm -4，n 型一侧为均匀掺杂，杂质浓度为3×1014cm －3，在零偏压下p 型一侧的耗尽层宽度为0.8μm ，求零偏压下的总耗尽层宽度、建电势和最大电场强度。
解：)0(,22xx qaxdxdp S )(,22n SDx xqN dxd),(2)(22x x x xqa dx d x ppSnn SDx xx xqN dxd x 0),()(x ＝0处E 连续得x n ＝1.07μm x 总=x n +x p =1.87μm n px x biVdx x E dxx E V 00516.0)()(m V x qa E pS/1082.4)(252max,负号表示方向为n 型一侧指向p 型一侧。
2一个理想的p-n 结，N D ＝1018cm －3，N A ＝1016cm －3，τp ＝τn ＝10－6s ，器件的面积为1.2×10－5cm －2，计算300K 下饱和电流的理论值，±0.7V 时的正向和反向电流。
解：D p ＝9cm 2/s ，D n ＝6cm 2/scm D L ppp 3103，cmD L nnn 31045.2np n pn p SL n qD L p qD J 0I S =A*J S =1.0*10-16A 。
＋0.7V 时，I ＝49.3μA ，－0.7V 时，I ＝1.0*10-16A3 对于理想的硅p +-n 突变结，N D ＝1016cm －3，在1V 正向偏压下，求n 型中性区存贮的少数载流子总量。
设n 型中性区的长度为1μm ，空穴扩散长度为5μm 。
解：P ＋>>n ，正向注入：0)(2202pn nn nLp p dxp p d ，得：)sinh()sinh()1(/00pnnpnkTqV n n nL x W L x W ep p p n nW x n n Adxp p qAQ20010289.5)(4一个硅p +-n 单边突变结，N D ＝1015cm －3，求击穿时的耗尽层宽度，若n 区减小到5μm ，计算此时击穿电压。
第一章、半导体器件（附答案）一、选择题1．PN 结加正向电压时，空间电荷区将 ________A. 变窄B. 基本不变C. 变宽2．设二极管的端电压为 u ，则二极管的电流方程是 ________ A. B. C.3．稳压管的稳压是其工作在 ________A. 正向导通B. 反向截止C. 反向击穿区4．V U GS 0=时，能够工作在恒流区的场效应管有 ________A. 结型场效应管B. 增强型 MOS 管C. 耗尽型 MOS 管5．对PN 结增加反向电压时，参与导电的是 ________A. 多数载流子B. 少数载流子C. 既有多数载流子又有少数载流子6．当温度增加时，本征半导体中的自由电子和空穴的数量 _____A. 增加B. 减少C. 不变7．用万用表的 R × 100 Ω档和 R × 1K Ω档分别测量一个正常二极管的正向电阻，两次测量结果 ______A. 相同B. 第一次测量植比第二次大C. 第一次测量植比第二次小8．面接触型二极管适用于 ____A. 高频检波电路B. 工频整流电路|9．下列型号的二极管中可用于检波电路的锗二极管是： ____A. 2CZ11B. 2CP10C. 2CW1110．当温度为20℃时测得某二极管的在路电压为V U D 7.0=。
若其他参数不变，当温度上升到40℃，则D U 的大小将 ____A. 等于B. 大于C. 小于11．当两个稳压值不同的稳压二极管用不同的方式串联起来，可组成的稳压值有 _____A. 两种B. 三种C. 四种12．在图中，稳压管1W V 和2W V 的稳压值分别为6V 和7V ，且工作在稳压状态，由此可知输出电压O U 为 _____A. 6VB. 7VC. 0VD. 1V13．将一只稳压管和一只普通二极管串联后，可得到的稳压值是（ ）A. 两种B. 三种C. 四种14．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于 __（1）__，而少数载流子的浓度与 __（2）__有很大关系。
2014年贵州大学半导体器件物理复习题1.画出n型和p型硅衬底上理想的金属-半导体接触（理想金属-半导体接触的含义：金属-半导体界面无界面态，不考虑镜像电荷的作用）的能带图，(a) φm > φs, (b) φm < φs. 分别指出该接触是欧姆接触还是整流接触? （要求画出接触前和接触后的能带图）理想金属--n硅半导体接触前的能带图(φm > φs)理想金属--n硅半导体接触平衡态能带图(φm < φs)理想金属--p硅半导体接触平衡态能带图(φm > φs )理想金属--p硅半导体接触平衡态能带图(φm < φs)2.画出Al-SiO2-p型Si衬底组成的MOS结构平衡态的能带图，说明半导体表面状态。
Al的电子亲和势χ=4.1eV，Si的电子亲和势χ=4.05eV。
假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为理想的绝缘层。
半导体表面处于耗尽或反型状态。
3.重掺杂的p+多晶硅栅极-二氧化硅-n型半导体衬底形成的MOS结构，画出MOS结构在平衡态的能带图，说明半导体表面状态。
假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为理想的绝缘层。
4. 重掺杂的n+多晶硅栅极-二氧化硅-p型半导体衬底形成的MOS结构，画出MOS结构在平衡态的能带图，说明半导体表面状态。
假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为理想的绝缘层。
5. 画出能带图，说明MOSFET的DIBL效应。
6.从能带图的变化说明pnpn结构从正向阻断到正向导通的转换过程。
7.画出突变pn结正偏及反偏条件下的能带图，要求画出耗尽区及少数载流子扩散区的准费米能级，说明画法依据。
正偏pn结能带图说明1：在–x p处，空穴浓度等于p区空穴浓度，空穴准费米能级等于p区平衡态费米能级。
在耗尽区，空穴浓度下降，但本征费米能级下降，根据载流子浓度计算公式，可认为空穴浓度的下降是由本征费米能级的下降引起的，而空穴准费米能级在耗尽区近似为常数。
半导体器件复习练习题（二极管、三极管、场效应管、差动放大电路、集成运放）1-半导体器件复习练习题(二极管、三极管、场效应管、差动放大电路、集成运放)半导体基本知识和半导体器件（二极管、三极管、场效应管、集成运放）一、选择题：1、PN结外加正向电压时，其空间电荷区（）。
A.不变B.变宽C.变窄D.无法确定2、PN结外反正向电压时，其空间电荷区（）。
A.不变B.变宽C.变窄D.无法确定3、当环境温度升高时，二极管的反向饱和电流Is将增大，是因为此时PN结内部的（）A. 多数载流子浓度增大B. 少数载流子浓度增大C. 多数载流子浓度减小D. 少数载流子浓度减小4、PN结反向向偏置时，其内电场被（）。
A.削弱B.增强C.不变D.不确定5、在绝对零度（0K）和没有外界激发时，本征半导体中( )载流子。
A.有B.没有C.少数D.多数6、集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以（）。
A．减小温漂 B. 增大放大倍数C. 提高输入电阻D. 减小输出电阻7、以下所列器件中，（）器件不是工作在反偏状态的。
A、光电二极管B、发光二极管C、变容二极管D、稳压管8、当晶体管工作在放大区时，（）。
A. 发射结和集电结均反偏B.发射结正偏，集电结反偏C. 发射结和集电结均正偏D.发射结反偏，集电结正偏9、稳压二极管稳压时，其工作在( )，A．正向导通区B．反向截止区C．反向击穿区 D.不确定10、抑制温漂（零漂）最常用的方法是采用（）电路。
A.差放B.正弦C.数字D.功率放大11、在某放大电路中，测得三极管三个电极的静态电位分别为0 V，-10 V，-9.3 V，则这只三极管是（）。
A．NPN 型硅管 B.NPN 型锗管 C.PNP 型硅管 D.PNP 型锗管12、某场效应管的转移特性如右图所示，该管为（）。
A．P沟道增强型MOS管 B.P沟道结型场效应管C.N沟道增强型MOS管D.N沟道耗尽型MOS管13A．输入电阻高 B.输出电阻低C.共模抑制比大D.电压放大倍数大14、如右图所示复合管，已知V1的?1 = 30，V2的?2 = 50，则复合后的?约为（）。
贵州大学物理系09级研究生《固体物理》试题专业 姓名 成绩一、简要回答下列问题：（每小题5分，共30分）1.请说明晶体结构的周期性及其描述方法。
2.什么是晶体的对称性？描述晶体宏观对称性的基本对称要素有哪些？按对称性如何对晶体进行分类？3.何为杂化轨道？4.试比较自由电子及周期场中电子运动的基本特点（波函数、能谱及其运动行为）。
5.在布里渊区边界上电子的能带有何特点？6.如果不存在碰撞机制，在外电场下，金属中电子的分布函数如何变化？二、(12分)锗硅半导体材料具有金刚石结构，设其晶格常数为a 。
1.画出（110）面二维格子的原胞，并给出它的基矢；（6分）2.画出二维格子的第一、第二布里渊区。
（6分）四、（14分）由近自由电子模型分析金属中电子的能谱，说明在布里渊区边界上电子的能量可能产生突变，形成禁带（7分）。
若x 方向周期势可表为：a xa xx V ππ6cos 42cos 2)(+=,式中a 为该方向的晶格常数，试求该晶体在此方向前三个禁带的宽度（7分）。
五、（18分）在长为L 的一维金属链中共有N 个自由电子，在T ＝0 K 时，求：1.电子的能态密度N(E)；（6分）2.晶体链的费米能级0F E ；（6分）3.一个电子的平均能量E 。
（6分）六、（26分）已知体心立方晶体s 态电子紧束缚近似的结果为2cos 2cos 2cos 8)(10ak ak a k J E k E z y x -=其中a 为晶格常数，01>J ，求：1.电子能带的宽度∆E ，并证明在能带底附近等能面近似为球面；（6分）2.E (k )沿Γ∆H 轴(即<100>方向)和沿Γ∑N 轴(即<110>方向)的表达式，并画出其示意图；（8分）3.电子的速度v (k ) ；（4分）4.导出电子有效质量张量的表达式，并求出在能带底k = (0,0,0)和能带顶k = (a π2,0,0)处电子的有效质量。
第一部分考试试题第0章绪论1.什么叫半导体集成电路？2.按照半导体集成电路的集成度来分，分为哪些类型，请同时写出它们对应的英文缩写？3.按照器件类型分，半导体集成电路分为哪几类？4.按电路功能或信号类型分，半导体集成电路分为哪几类？5.什么是特征尺寸？它对集成电路工艺有何影响？6.名词解释：集成度、wafer size、die size、摩尔定律？第1章集成电路的基本制造工艺1.四层三结的结构的双极型晶体管中隐埋层的作用？2.在制作晶体管的时候，衬底材料电阻率的选取对器件有何影响？。
3.简单叙述一下pn结隔离的NPN晶体管的光刻步骤？4.简述硅栅p阱CMOS的光刻步骤？5.以p阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些不足？6.以N阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些优缺点？并请提出改进方法。
7. 请画出NPN晶体管的版图，并且标注各层掺杂区域类型。
8.请画出CMOS反相器的版图，并标注各层掺杂类型和输入输出端子。
第2章集成电路中的晶体管及其寄生效应1.简述集成双极晶体管的有源寄生效应在其各工作区能否忽略？。
2.什么是集成双极晶体管的无源寄生效应？3. 什么是MOS晶体管的有源寄生效应？4. 什么是MOS晶体管的闩锁效应，其对晶体管有什么影响?5. 消除“Latch-up”效应的方法？6.如何解决MOS器件的场区寄生MOSFET效应？7. 如何解决MOS器件中的寄生双极晶体管效应？第3章集成电路中的无源元件1.双极性集成电路中最常用的电阻器和MOS集成电路中常用的电阻都有哪些？2.集成电路中常用的电容有哪些。
3. 为什么基区薄层电阻需要修正。
4. 为什么新的工艺中要用铜布线取代铝布线。
5. 运用基区扩散电阻，设计一个方块电阻200欧，阻值为1K的电阻，已知耗散功率为20W/c㎡,该电阻上的压降为5V,设计此电阻。
第4章TTL电路1.名词解释电压传输特性开门/关门电平逻辑摆幅过渡区宽度输入短路电流输入漏电流静态功耗瞬态延迟时间瞬态存储时间瞬态上升时间瞬态下降时间瞬时导通时间2. 分析四管标准TTL与非门（稳态时）各管的工作状态？3. 在四管标准与非门中，那个管子会对瞬态特性影响最大，并分析原因以及带来那些困难。
半导体器件考试试卷一、填空题1、半导体之所以得到广泛的应用，是因为它具有_________性、_________性、_________性。
2、在半导体中，同时存在着_________导电和_________导电，这是半导体导电方式的主要特点。
3、P 型半导体中多数载流子是__ _____ ,少数载流子是__ _____ ；N 型半导体中多数载流子是__ _____, 少数载流子是__ _____ 。
4、半导体中的多数载流子主要是__ _____形成的，少数载流子一定是__ _____形成的。
5、PN 结的__ _____区接高电位，而__ _____区接低电位，称为PN 结正向偏置，则PN 结__ _____。
6、硅二极管的死区电压约为__ _____伏，正向导通电压约为__ _____伏；锗二极管死区电压约为__ _____伏，正向导通电压约为__ _____伏。
．7、二极管的正向电流是由__ _____载流子的__ _____运动形成的；而反向电流则是由__ _____ 载流子的__ _____运动形成的。
8、稳压管工作在特性曲线的__ _____区，其在电路中的接法为：稳压管的阴极应接电源的__ _____极。
9、整流作用是利用二极管的__ _____特性工作的，稳压管是利用二极管__ _____特性工作的 。
10、在模拟电路中，三极管通常工作在__ _____状态。
在数字电路中，三极管通常工作在__ _____状态和__ _____状态，其作用相当于__ _____。
11、三极管的输出特性分为三个工作区，分别是__ _____、__ _____、__ _____。
12、晶体管工作受温度影响是由于温度变化__ _____浓度变化所致 。
二、 单项选择题1、在电路中测出三极管三个电极对地电位如图2-1所示，则该三极管处于( )状态。
A ．截止状态B ．放大状态C ．饱和状态2、在图2-2所示电路中，设稳压管1Z D 的稳压值为7伏，稳压管2Z D 的稳压值为6伏，两管的正向导通电压均为0.6伏，在i U =20V 时，输出电压O U 的值为 ( )。
第一章 半导体器件一、 是非题1、在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。
（ ）2、因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
（ ）3、PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
（ ）4．当外加反向电压增加时，PN结的结电容减小。
（）5．当外加电压为0时，PN结的电容最小。
（）6、二极管是根据PN结的单向导电性制成的，因此二极管也具有单向导电性。
（ ）7、二极管的电流-电压关系特性可大概理解为反向偏置导通，正向偏置截止。
（ ）8、用万用表识别二极管的极性时，若测得是二极管的正向电阻，那么标有“+”号的测试棒相连的是二极管的正极，另一端是负极。
（ ）9、反向电流几乎与二极管两端所加电压无关，击穿后反向电流剧增。
（）10、特定的二极管，其静态电阻是固定不变的，但动态电阻则随工作点的变化而变化。
（）11、当反向电压小于反向击穿电压时，二极管的反向电流很小，当反向电压大于反向击穿电压后，其反向电流迅速增加。
（）12、一般来说，硅二极管的死区电压小于锗二极管的死区电压。
（ ）13、如果二极管的正、反向电阻都很大，则该二极管内部断路。
（ ）14、二极管的正极电位为-20V，负极电位为19.4V，则二极管处于零偏。
（ ）15、二极管的正向电阻小，反向电阻大。
（）16、二极管的正极电位是-20V，负极电位是-19.4V，则该二极管处于反偏的状态。
（）17、稳压二极管是特殊的二极管，工作于反向击穿特性。
（）18、稳压二极管工作在正常的反向击穿状态时，切断外加电压后，PN结仍处于反向击穿状态。
（ ）19、当工作电流超过最大稳定电流时，稳压二极管将不起稳压作用，但并不损坏。
（ ）20、三极管相当于两个反向连接的二极管，所以基极断开后还可以作为二极管使用。
（ ）21、晶体管相当于两个反向连接的二极管，所以，基极断开后还可以作为二极管使用。
（）22、三极管由两个PN结构成，所以能用两个二极管反向连接起来充当三极管使用。
2009半导体物理试卷-B卷答案………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学二零九至二零一零学年第一学期期末考试半导体物理课程考试题 B 卷（ 120分钟）考试形式：闭卷考试日期 2010年元月 18日课程成绩构成：平时 10 分，期中 5 分，实验 15 分，期末 70 分一、填空题: （共16分，每空1 分）1. 简并半导体一般是重掺杂半导体，忽略。
2. 处在饱和电离区的N 型Si 半导体在温度升高后，电子迁移率会下降/减小，电阻3.4. 随温度的增加，P 型半导体的霍尔系数的符号由正变为负。
5. 在半导体中同时掺入施主杂质和受主杂质，它们具有杂质补偿的作用，在制造各种半导体器件时，往往利用这种作用改变半导体的导电性能。
6. ZnO 是一种宽禁带半导体，真空制备过程中通常会导致材料缺氧形成氧空位，存在氧空位的ZnO 半导体为 N/电子型半导体。
7. 相对Si 而言，InSb 是制作霍尔器件的较好材料，是因为其电子迁移率较高/8. 掺金工艺通常用于制造高频器件。
金掺入半导体Si 中是一种深能级9. 有效质量概括了晶体内部势场对载流子的作用，可通过回旋共振实验来测量。
10. 某N 型Si 半导体的功函数W S 是4.3eV ，金属Al 的功函数W m 是4.2 eV ，该半导………密………封………线………以………内………答………题………无………效……体和金属接触时的界面将会形成反阻挡层接触/欧姆接触。
11. 有效复合中心的能级位置靠近禁带中心能级/本征费米能级/E i 。
12. MIS 结构中半导体表面处于临界强反型时，表面少子浓度等于内部多子浓度，表面13. 金属和n 型半导体接触形成肖特基势垒，若外加正向偏压于金属，则半导体表面电二、选择题（共15分，每题1 分）1. 如果对半导体进行重掺杂，会出现的现象是 D 。
A. 禁带变宽B. 少子迁移率增大C. 多子浓度减小D.简并化2. 已知室温下Si 的本征载流子浓度为310105.1-?=cm n i 。
（完整版）半导体器件物理试题库半导体器件试题库常⽤单位：在室温（T = 300K ）时，硅本征载流⼦的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3电荷的电量q= 1.6×10-19C µn =1350 2cm /V s ? µp =500 2cm /V s ?ε0=8.854×10-12 F/m ⼀、半导体物理基础部分（⼀）名词解释题杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消的作⽤，通常称为杂质的补偿作⽤。
⾮平衡载流⼦：半导体处于⾮平衡态时，附加的产⽣率使载流⼦浓度超过热平衡载流⼦浓度，额外产⽣的这部分载流⼦就是⾮平衡载流⼦。
迁移率：载流⼦在单位外电场作⽤下运动能⼒的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。
晶向：晶⾯：（⼆）填空题1．根据半导体材料内部原⼦排列的有序程度，可将固体材料分为、多晶和三种。
2．根据杂质原⼦在半导体晶格中所处位置，可分为杂质和杂质两种。
3．点缺陷主要分为、和反肖特基缺陷。
4．线缺陷，也称位错，包括、两种。
5．根据能带理论，当半导体获得电⼦时，能带向弯曲，获得空⽳时，能带向弯曲。
6．能向半导体基体提供电⼦的杂质称为杂质；能向半导体基体提供空⽳的杂质称为杂质。
7．对于N 型半导体，根据导带低E C 和E F 的相对位置，半导体可分为、弱简并和三种。
8．载流⼦产⽣定向运动形成电流的两⼤动⼒是、。
9．在Si-SiO 2系统中，存在、固定电荷、和辐射电离缺陷4种基本形式的电荷或能态。
10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提⾼时，费⽶能级分别向移动；对于P 型半导体，当温度升⾼时，费⽶能级向移动。
（三）简答题1．什么是有效质量，引⼊有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？2．说明元素半导体Si 、Ge 中主要掺杂杂质及其作⽤？3．说明费⽶分布函数和玻⽿兹曼分布函数的实⽤范围？4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？（四）问答题1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最⾼⼯作温度各不相同？要获得在较⾼温度下能够正常⼯作的半导体器件的主要途径是什么？（五）计算题1．⾦刚⽯结构晶胞的晶格常数为a ，计算晶⾯（100）、（110）的⾯间距和原⼦⾯密度。
贵州大学2008-2009学年第二学期考试试卷 A科目名：固体电子器件原理注意事项：1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。
2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。
3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。
4. 满分100分，考试时间为120分钟。
题 号 一二三四五六七总 分统分人得 分一、能带图 (27分)1. 画出硅pn 结零偏、反偏和正偏条件下的能带图，标出有关能量。
(9 分)2. 画出n 型衬底上理想的金属-半导体接触（理想金属-半导体接触的含义：金属-半导体界面无界面态，不考虑镜像电荷的作用）的能带图，(a) φm > φs , (b) φm < φs . 分别指出该接触是欧姆接触还是整流接触? （要求画出接触前和接触后的能带图）( 8 分 )φm > φs ,得 分 评分人φm < φs,3. 画出p型硅衬底上理想MOS结构（理想MOS结构的含义：栅极材料与衬底半导体无功函数差，栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为理想的介质层）半导体表面处于反型状态时的能带图。
(5分)4. 重掺杂的n+多晶硅栅极-二氧化硅-n型半导体衬底形成的MOS结构，假定氧化层电荷为零。
画出MOS结构在平衡态的能带图，说明半导体表面状态。
（5分）二、器件工作机理和概念(35 分)1. 简述突变空间电荷区近似的概念。
(5分)现在以突变pn 结为例来研究平衡pn 结的特性。
我们知道，在p 型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子；而在n 型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子。
于是，在pn 结冶金界面的两侧因浓度差而出现了载流子的扩散运动。
p 区的空穴向n 区扩散，在冶金界面的p 型侧留下电离的不可动的受主离子; 同理，n 区的电子向p 区扩散，在冶金界面的n 型侧留下电离的不可动的施主离子。
电离的受主离子带负电，电离的施主离子带正电。
于是，随着扩散过程的进行，在pn 结界面两侧的薄层内，形成了由不可动的正负电荷组成的非电中性区域。
我们把这一区域称为pn 结空间电荷区， 如图所示。
空间电荷的出现，在pn 结两侧产生了由正电荷指向负电荷的电场E bi ， 即由n 区指向p 区的电场。
这一电场称为自建电场或内建电场。
在自建电场的作用下，空间电荷区内n 型侧空穴向p 区漂移，p 型侧电子向n 区漂移，同时产生与p 区空穴和n 区电子的扩散方向相反的“推挡”作用，减弱了浓度差引起的扩散运动对载流子的输运作用。
当扩散运动与自建电场的作用达到动态平衡时， 载流子通过pn 结界面的净输运为零，空间电荷区的宽度不再变化，自建电场的大小也不再变化。
由于自建电场的作用，可近似认为空间电荷区内的自由载流子—电子和空穴 被完全“扫出”该区域，只剩下电离受主和电离施主原子，空间电荷区是一个高阻区，所以空间电荷区又称为耗尽区或阻挡层。
此外，空间电荷区的边界虽然是缓变的，但计算表明过度区很窄，因此，可近似认为空间电荷区边界是突变的。
这两个近似条件，称为突变空间电荷区近似或突变耗尽近似。
在突变耗尽近似条件下，如图在-x p 到x n 之间，没有自由载流子，电阻为无穷大；在-x p 和x n 的外侧是电中性的；在-x p 和x n 处，存在一个由电中性区到耗尽区的突变界面。
得 分 评分人2. 简述耗尽层电容和扩散电容的概念。
(6 分)pn 结的耗尽层电容pn 结的耗尽层电容，又称势垒电容，在教材中被称为Junction Capacitance 。
在耗尽层近似下，当pn 结的外加电压变化时，空间电荷区的宽窄跟着发生变化，空间电荷区的电荷也跟着发生变化，如图1所示。
这种空间电荷区电荷随外加电压的变化，类似于平板电容器的充放电。
也就是说，pn 结空间电荷区具有电容效应，称为耗尽层电容。
pn 结的扩散电容当pn 结加上正向直流偏压时，pn 结空间电荷区外侧的载流子浓度分布如图2所示。
如果在直流偏压上叠加一交流电压，即t V v ωsin 1=则在交流电压的正半周，pn 结总偏压增大，空间电荷区边界处的非平衡载流子浓度增大，并在扩散区内直流分布之上形成一新的分布。
在交流电压的负半周，空间电荷区边界处的非平衡载流子浓度减小，并在扩散区内直流分布之下形成一新的分布。
图2表示直流偏压、交流电压的正峰值、交流电压的负峰值时扩散区载流子浓度的分布。
扩散区非平衡载流子分布的改变也改变了积累在扩散区的非平衡电荷总量，电荷量的改变与电容器的充放电相同。
这种电容效应称为pn 结的扩散电容。
由于电荷量的改变和新的稳态分布的建立有赖于非平衡电荷的注入、积累和输运，输入交流电压的频率受到一定的限制。
只有当电荷量的改变和新稳态分布的建立时间比交流电压的周期低得多时，才能保证交流信号经pn 结的输运后不失真。
因此，扩散电容使pn 结能处理的最高信号频率受到限制。
3. 画出npn 晶体管正向有源状态下的非平衡少数载流子分布示意图，并定义晶体管的发射结注入效率γ和基区输运系数αT 。
(8 分))](exp[10V V kTqp n + )](exp[10V V kTqp n -)exp(0kTqVp n np x x 0 - 正偏pn 结叠加交流电压后扩散区非平衡载流子分布随交流电压的变化，交流电压为t V sin 1ωnEnCT J J =α pEnE nEJ J J +=γ4. 简述MOSFET 的短沟道效应和窄沟道效应，它们分别会对器件的的哪一个参数发生什么样的影响？ (6分)(1) 沟道长度方向的尺寸效应：当沟道长度缩短到与漏源结深相比拟时，栅压所控制的沟道电荷和耗尽层电荷减少。
在分析阈电压时已经得到oxdf FB T C Q V V -+=φ2 (4.144) 对于n 沟道MOSFET ，max d A d x qN Q -=，意味着沟道下面的矩型区域的电荷都是由栅压所控制的，或者说矩形区域的电荷对阈电压T V 都有贡献。
实际上，这个矩型区域包括了漏源耗尽区的一部分，如图4.50所示，栅压控制的耗尽区电荷只是梯形区域的部分。
设对T V 有贡献的平均电荷密度为Q AG ，由图4.50得到图4.50 沟道方向的小尺寸效应使栅极实际控制的空间电荷减少Q qN x L L LAG A d =-+max'2 (4.145) 式中，L 为沟道的结构长度，L'为梯形耗尽区域的底边长度。
令L - L'= ∆L ，则由图4.50得到∆L x x x x j d d j 22212=+--[()]max max / (4.146) 于是，(4.145)式可以表示为]}1)21[(1{2/1max max -+--=jd j d A AG x x Lx x qN Q (4.147) 当L >>j x 时，d AG Q Q ≈，否则，||||d AG Q Q <。
从(4.144)式可以看出，对于n 沟道MOSFET ，沟道方向的尺寸效应使阈电压T V 降低。
(2) 窄沟道效应在沟道的宽度方向，由于耗尽区的扩展，栅压控制的衬底耗尽区电荷比栅下的矩形区域的电荷多。
如图4.51，将W 方向的扩展以1/4园柱近似，则电荷密度的平均增加量为WLLx qN Q d A22max π-=∆ (4.148)即2max πW x Q Q d d=∆ (4.149)式中d Q 是不考虑尺寸效应时栅压所控制的耗尽区电荷密度。
由(4.144)式可以看出，窄沟道效应使阈电压T V 增加。
5. 向MOSFET 沟道区的耗尽层内注入施主或受主杂质，可以调整阈值电压，简述其原理。
(3分)要点：向MOSFET 沟道区的耗尽层内注入施主或受主杂质，改变了空间电荷图4.51 沟道宽度方向的窄沟道效应，栅压控制的耗尽区电荷增加区的电荷密度。
注入受主，使阈值电压中的-Q d /C ox 项增大，阈值电压向正方向移动，注入施主，使阈值电压中的-Q d /C ox 项减小（负值增大），阈值电压向负方向移动。
6. 简述热电子效应，它对MOSFET 的阈值电压有何影响？ (3分)1. 热电子效应 如图4.59(a )所示，有以下几类热电子:(1) 当沟道电场足够强时，反型层中的一些电子有可能获得足以克服Si-SiO 2界面势垒的能量，注入到栅氧化层中。
沟道漏端的电场最强，注入主要发生在该区域。
(2) 在漏区附近的耗尽区内，电场很强，由碰撞电离产生的电子空穴对中，具有克服Si-SiO 2界面势垒能量的电子也可能注入栅氧化层。
(3) 衬底热激发产生的电子，在纵向电场的作用下，也有可能获得足够高的能量，克服Si-SiO 2势垒，注入栅氧化层。
图4.59(b )给出热电子效应对阈电压和转移特性的影响。
可以看出，热电子效应使MOSFET图4.59(a ) 热电子类型：1 沟道热电子，2 漏区电离热电子，3 衬底热电子图4.59(b ) 热电子效应对MOSFET 转移特性和阈电压的影响[4]485的阈电压增大，跨导降低。
在上述三种热电子过程中，注入到栅氧化层中的电子，或成为栅流的一部分，或者陷在氧化层中的陷阱位置上。
陷在氧化层中的陷阱位置上的热电子数在器件工作过程中不断增加，对器件的长期稳定性极为不利。
后果之一是限制了可使用的最高漏源电压。
要克服热电子效应，可从两方面着手：一方面提高栅氧化层质量，减小氧化层中的陷阱密度，使热电子成为栅流而不被氧化层所俘获；另一方面是削弱漏区的电场，把漏pn 结做成缓变结，降低局部峰值电场强度等措施。
7. 提高MOSFET 的漏极电流容量和跨导的措施有哪些？ (4分)要点：提高沟道宽长比，提高沟道载流子迁移率，增大栅极氧化层电容，例如采用高介电常数的介质作栅极介质。
三、计算（共38分）( T=300K ，真空介电常数: 8.85⨯10-14 F/cm,Si 的相对介电常数: 11.7, SiO 2的相对介电常数: 3.9)1. 分别计算300K 下GaAs 和Ge 两种pn 结的接触电势差V bi 。
pn 结的参数是：N d = 1015 cm -3, N a = 1016 cm -3. (GaAs: n i =2⨯106 cm -3; Ge: n i =2.4⨯1013 cm -3). (8 分)2ln iad bi n N N q kT V =对于GaAs ，(V) 097.1)102(1010ln 0259.0261615=⨯⨯=bi V对于Ge(V) 253.0104.21010ln 0259.02621615=⨯⨯=bi V2. 突变硅pn 结的参数为 N a = 2.25⨯1017 cm -3 ，N d = 1015 cm -3. T = 300 K ，计算零偏时的空间电荷区宽度 W 。
