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“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（ ）。
电子科技大学微机原理大题（含答案）目录第一章概述 (4)阐述摩尔定律，它有什么限制？ (4)什么是Soc？什么是IP核？它有哪几种实现形式？ (4)什么是嵌入式系统？它有哪些特点？ (4)第二章计算机系统的结构组成与工作原理 (5)说明RISC架构与CISC架构之间的区别 (5)举例说明计算机体系结构、组成和实现之间的关系 (5)试说明现代计算机系统中常用的并行技术及其效果？ (5)某时钟频率为1.25GHz、平均CPI为5的非流水线式处理器，其升级版本引入了6级流水线，但因存在诸如锁存延迟等流水线内部延迟，升级版处理器的时钟频率必须降到1GHz。
(5)简述冯.诺依曼体系结构的核心，并分析冯.诺依曼计算机存在的瓶颈？ (6)简述冯.诺依曼计算机的实质 (6)第三章微处理器体系结构及关键技术 (6)试比较计算机各体系结构的优缺点 (6)常见的流水线冒险包括哪几种？如何解决？ (7)试比较随机逻辑和微码体系结构的优缺点 (7)什么是微码体系结构？微指令的作用是什么？ (7)第四章总线技术与总线标准 (7)比较串、并行通信的特点，为什么现代计算机中有总线串行化的趋势？ (7)试比较同步、半同步、异步总线时序的优缺点 (8)RAM与CPU的连接有哪几类信号线？简述电路设计时需要考虑的几个问题？ (8)计算机系统的总线仲裁有哪几种类型？请简述串行总线仲裁。
(8) 什么是总线？微机中三总线是指？微机系统采用总线的好处是？(8)第五章存储器系统 (9)简述Cache-主存层次与主存-辅存层次的不同点。
(9)什么是高速缓存技术和虚拟存储器技术？采用它们的目的是什么？(9)什么是虚拟地址？试简述虚拟存储器的基本工作原理。
(9)什么是存储器访问的局部性原理？它有哪几种含义？ (9)试为某8位计算机系统设计一个具有8KB ROM和40KB RAM的存储器。
要求ROM用EPROM芯片2732组成，从0000H地址开始;RAM用SRAM 芯片6264组成，从4000H地址开始。
考试科目：832 微电子器件一、填空题（共45分，每空1.5分）1、根据输运方程，载流子的（扩散）电流主要与载流子浓度梯度相关，而（漂移）电流主要与载流子浓度相关。
2、俄歇复合的逆过程是（碰撞电离）。
3、当PN结反偏时候，反向电流由（少子）扩散电流和势垒区（产生）电流构成。
4、在二极管的反向恢复过程中，中性区存储的非少子浓度降低有两个原因，一是（载流子复合），二是（反向电流抽取）。
5、薄基区二极管是指P区和N区中至少有一个区的长度远小于该区的（少子扩散长度）。
在其它条件相同的情况下，薄基区二极管的中性区宽度越（小），扩散电流越大。
6、（热击穿）又称为二次击穿，这种击穿通常是破坏性的。
7、双极型晶体管的基区少子渡越时间是指少子在基区内从发射结渡越到集电结的平均时间，等于（基区非平衡少子电荷）除以基区少子电流。
8、半导体薄层材料的方块电阻与材料的面积无关，而与（掺杂浓度）和（厚度）相关。
（备注：填电阻率和厚度也可以）。
9、双极型晶体管的电流放大系数具有（正）温度系数，双极型晶体管的反向截止电流具有（正）温度系数。
（填”正”，”负”或”零”）10、双极型晶体管用于数字电路时，其工作点设置在（截至）区和（饱和）区；MOSFET用于模拟电路时，其直流工作点设置在（饱和）区。
11、由于短沟道器件的沟道长度非常短，起源于漏区的电力线将有一部分贯穿沟道区终止于源区，造成源漏之间的（势垒高度）降低，从而造成漏极电流的（变大）。
（第二个空填”变大”，”变小”或”不变”）12、高频小信号电压是指信号电压是指信号电压的振幅小于（KT/q）；高频小信号通常是叠加在（直流偏置）上的。
13、MOSFET漏源击穿的机理有两种，一种是（漏极PN结击穿），一种是（沟道穿通）。
14、漏源交流短路的情况下，MOSFET的（沟道载流子）电荷随（栅极）电压的变化，定义为MOSFET的本征栅极电容。
15、长沟道MOSFET的跨导与沟道长度（成反比），与栅源电压（成正比），而发生速度饱和的短沟道MOSFET的跨导与沟道长度（无关）。
第一章思考题：1.1简单解释原子能级和晶体能带之间的联系和区别。
答：在孤立原子中，原子核外面的电子受到这个原子核所带正电荷的作用，按其能量的大小分布在不同的电子轨道上绕核运转。
原子中不同轨道上电子能量的大小用彼此有一定间隔的横线段组成的能级图来表示（见图1.1b）。
能级的位置越高，表示该能级上电子的能量就越大。
原子结合成晶体后，一个原子核外的电子除了受到这个原子核所带正电荷以及核外电子所带负电荷的作用以外，还要受到这个原子周围其它原子所带正负电荷的作用。
也就是说，晶体中的电子是在原子核的正电荷形成的周期性势场中作如图1.1（a）中箭头所示的共有化运动。
正因为如此，原来描述孤立原子中电子能量大小的能级就被分裂成为一系列彼此相距很近的准连续的能级，其形状好似一条条反映电子能量大小的带子，故称之为能带，见图1.1（b）。
1.2以硅为例，解释什么是施主杂质和施主能级？什么是受主杂质和受主能级？答：以硅为例，见图1.2（a），如果在单晶硅中掺入Ⅴ族元素的杂质磷（P+），磷原子()P将取代Ⅳ族的硅(Si)原子的位置而成为所谓的施主杂质。
因为磷原子外层有五个价电子，它和周围的四个硅原子形成共价键后还多出一个电子，这个多余的电子受到磷原子核的微弱束缚力而绕着该原子核做一定半径的圆周运动，它只需要吸收很小的能量（百分之几个电子伏特）就能挣脱磷原子核的束缚而成为可以在整个晶体中运动的准自由电子，原来的磷原子则成为了磷离子()+P，称之为正电中心。
从电子能量大小的观点来看，导带底能量E C表示导带中速度为零的电子所具备的能量，而没有被热（或光）激发、仍然绕磷原子核运转的电子处于束缚态，其能量应低于导带底能量C E 。
用能级图来表示，该电子所在的能级应在C E 下方并且非常靠近C E 的地方，一般用短的横线表示。
我们称这一能级为施主能级，用D E 表示。
又称能够向能带提供施主能级的杂质为施主杂质。
同样，见图1.2(b)。
微电子器件复习题一、填空题1．突变PN 结低掺杂侧的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越小，内建电场的最大值越大，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 就越大，雪崩击穿电压就越小。
P272．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大。
4．若某突变PN 结的P 型区的掺杂浓度为183A1.510cm 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。
5．某硅突变PN 结的153D N 1.510cm -=?，31810.51N -?=cm A ，则室温下n0n0p0n p p 、、和p0n 的分别为、、和，当外加0.5V 正向电压时的p p ()n x -和n n ()p x 分别为、，内建电势为。
6．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大；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小。
7．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。
8．PN 结的正向电流由空穴扩散电流电流、电子扩散电流电流和势垒区复和电流电流三部分所组成。
9．PN 结的直流电流电压方程的分布为。
10．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该区的少子扩散长度。
在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为线性；薄基区二极管相对厚基区二极管来说，其它参数都相同，则PN 结电流会大的多。
11．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。
12．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。
13．势垒电容反映的是PN 结的微分电荷随外加电压的变化率。
电子科技大学2016年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：832 微电子器件注：所有答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效。
一、填空题（共44分，每空1分）1、PN结的内建电势也称为扩散电势，是指耗尽区中从（）处到（）处的电位差。
掺杂浓度越高，内建电势将越（）。
2、根据耗尽近似和中性近似，在PN结势垒区内，（）已完全耗尽；而在势垒区之外，（）浓度等于电离杂质浓度，维持电中性。
3、在相同的电场强度和温度下，锗材料和硅材料相比较，碰撞电离率更高的是（），其原因是它的（）更小。
4、在计算实际PN结的雪崩击穿电压或势垒电容时，如果结两侧掺杂浓度相差较小，浓度梯度较小，而结深较大时，则可将其近似为（）结求解。
5、温度升高时，PN结的齐纳击穿电压会（），因为（）随温度升高减小了。
6、一个PN结二极管在制备完成后对其进行了电子辐照，该二极管的反向恢复时间将（），原因是电子辐照在半导体中引入了（）。
7、当PN结的正向电流增大时，其直流增量电阻会（），扩散电容会（）。
（填“变大”，“变小”或“不变”）8、双极型晶体管的基区宽度越小，其共发射极增量输出电阻越（），厄尔利电压越（）。
（填“大”或“小”）9、双极型晶体管的发射结注入效率是指（）电流与（）电流之比。
10、双极型晶体管的基区发生大注入时，由于基区载流子浓度急剧增加，其发射结注入效率γ会（）；同时，和PN结大注入相类似，基区内会发生（）效应。
11、高频双极型晶体管的工作频率范围一般在：（）< f <（）。
12、双极型晶体管的高频优值是指（）与（）的乘积。
13、小电流时，双极型晶体管的电流放大系数会下降，这是由于（）在（）中所占的比例增加所引起的。
14、MOS结构中，半导体的表面势是指从（）到（）的电势差。
一般来说，实际MOS结构的表面势是（）零的，这主要是由于（）以及（）所引起。
（第三个空填“>”、“<”或“=”）15、为了降低栅氧化层电荷的影响，MOSFET通常会采用（）晶面来制作。
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（）。
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（）。
问答与计算题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I0的表达式，并对影响I0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、某突变PN结的N D=1.5×1015cm-3, N A=1.5×1018cm-3，试求n n0, p n0, p p0和n p0的值，并求当外加0.5V正向电压和（-0.5V）反向电压时的n p(-x p)和p n(x n)的值。
12、某突变PN结的N D=1.5×1015cm-3, N A=1.5×1018cm-3，计算该PN结的内建电势V bi之值。
13、有一个P沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为N D=1.5×1015cm-3，另一个N沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为N A=1.5×1018cm-3。
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。
14、某突变PN结的N D=1.5×1015cm-3, N A=1.5×1018cm-3，试问J dp是J dn的多少倍？15、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。
16、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 -2A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？17、某硅单边突变结的雪崩击穿临界电场E C=3.5×105Vcm-1，开始发生雪崩击穿时的耗尽区宽度x dB= 8.57μm，求该PN结的雪崩击穿电压V B。
若对该PN结外加|V|=0.25V B的反向电压，则其耗尽区宽度为多少？18、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？19、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？20、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2×10-4pF，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？21、某硅突变结的n A= 1× 1016cm-3，n D= 5×1016cm-3，试计算平衡状态下的(1) 内建电势V bi；(2) P区耗尽区宽度x p、N区耗尽区宽度x n及总的耗尽区宽度x D；(3) 最大电场强度εmax。
22、某单边突变结在平衡状态时的势垒区宽度为x D0，试求外加反向电压应为内建电势V bi的多少倍时，才能使势垒区宽度分别达到2x d0和3x d0。
23、一块同一导电类型的半导体，当掺杂浓度不均匀时，也会存在内建电场和内建电势。
设一块N型硅的两个相邻区域的施主杂质浓度分别为n D1和n D2，试推导出这两个区域之间的内建电势公式。
如果n D1= 1×1020cm-3，n D2= 1×1016cm-3，则室温下内建电势为多少？24、试推导出杂质浓度为指数分布N= N0exp(-x/l)的中性区的内建电场表达式。
若某具有这种杂质浓度分布的硅的表面杂质浓度为1018cm-3，λ= 0.4μm，试求其内建电场的大小。
再将此电场与某突变PN结的耗尽区中最大电场作比较，该突变PN结的n A= 1018cm-3，n D= 1015cm-3。
25、图P2-1所示为硅PIN结的杂质浓度分布图，符号I代表本征区。
(1) 试推导出该PIN结的内建电场表达式和各耗尽区长度的表达式，并画出内建电场分布图。
(2) 将此PIN结的最大电场与不包含I区的PN结的最大电场进行比较。
设后者的P区与N区的掺杂浓度分别与前者的P区与N区的相同。
图P2-1图P2-226、某硅中的杂质浓度分布如图P2-2所示，施主杂质和受主杂质的浓度分别为N D(x)=10 16exp(-x/ 2×10 -4)cm-3和N A(x)= N A(0)exp(-x/10 -4)cm-3(1) 如果要使结深x J= 1μm，则受主杂质的表面浓度n A(0)应为多少？(2) 试计算结深处的杂质浓度梯度A的值。
(3) 若将此PN结近似为线性缓变结，设V bi= 0.7V，试计算平衡时的耗尽区最大电场εmax，并画出内建电场分布图。
27、试证明在一个P区电导率σp远大于N区电导率σn的PN结中，当外加正向电压时空穴电流远大于电子电流。
28、已知n I2= N C N V exp(-e G/kT) = CkT3exp(-e G0/kT)，式中n C、n V分别代表导带底、价带顶的有效状态密度，e G0代表绝对零度下的禁带宽度。
低温时反向饱和电流以势垒区产生电流为主。
试求反向饱和电流I0与温度的关系，并求I0随温度的相对变化率(dI0/dT)/I0，同时画出电压一定时的I0~ T曲线。
29、某P+N-N+结的雪崩击穿临界电场εc为32V/μm，当N-区的长度足够长时，击穿电压V B为144V。
试求当N-区的长度缩短为3μm时的击穿电压为多少？30、已知某硅单边突变结的内建电势为0.6V，当外加反向电压为3.0V时测得势垒电容为10pF，试计算当外加0.2V正向电压时的势垒电容。
31、某结面积为10 -5cm2的硅单边突变结，当（V bi-V）为1.0V时测得其结电容为1.3pF，试计算该PN结低掺杂一侧的杂质浓度为多少？32、某PN结当正向电流为10mA时，室温下的小信号电导与小信号电阻各为多少？当温度为100°C时它们的值又为多少？33、某单边突变P+N结的N区杂质浓度n D= 1016cm-3，N区少子扩散长度L p= 10μm，结面积A= 0.01cm2，外加0.6V的正向电压。
试计算当N区厚度分别为100μm和3μm时存储在N区中的非平衡少子的数目。
第三章双极结型晶体管填空题1、晶体管的基区输运系数是指（）电流与（）电流之比。
由于少子在渡越基区的过程中会发生（），从而使基区输运系数（）。
为了提高基区输运系数，应当使基区宽度（）基区少子扩散长度。
2、晶体管中的少子在渡越（）的过程中会发生（），从而使到达集电结的少子比从发射结注入基区的少子（）。
