第14章 半导体器件
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《微纳电子器件》本科课程教学大纲一、课程的教学目标与任务本课程所使用的教材,共15章,概括可分为三大部分。
第1~6章,半导体材料属性;第7~13章半导体器件基础;第14~15章,专用半导体器件。
(本书的第1~6章在前期课程中已经学习,留给学生自己复习;限于学时,第13-15章可不讲授,留学生参阅,不作具体要求)。
二、本课程与其它课程的联系前导课程:高等数学、模拟电路、量子力学、固体物理学。
后续课程:无。
三、课程内容及基本要求(一) pn结 ( 4学时)(1)PN结的基本结构;(2)零偏;(3)反偏;(4)非均匀掺杂PN结。
1.基本要求(1)掌握PN结的基本结构,掌握内建电势差与空间电荷区宽度;(2)掌握势垒电容与单边突变结,了解线性缓变结与超突变结。
2.重点、难点重点:PN结的基本结构、内建电势差、电场强度、空间电荷去宽度、势垒电容。
难点:pn结零偏、正偏、反偏能带图。
3.说明:限于学时,本章的第4节的相关内容可简单介绍。
(二)PN结二极管(8学时)(1)PN结电流;(2)PN结的小信号模型;(3)产生与复合电流;(4)结击穿;(5)电荷存储与二极管瞬态;(6)隧道二极管;1.基本要求(1)掌握PN结内电荷流动的定性描述,掌握扩散电阻与等效电路;(2)掌握反偏产生电流正偏复合电流;(3)了解结击穿的物理图像,了解关瞬态与开瞬态,了解隧道二极管的基本特征。
2.重点、难点重点:理想pn结电流电压关系、温度效应、短二极管、结击穿。
难点:少数载流子分布、pn结小信号模型、产生-复合电流。
3.说明:限于学时,本章的第5、6节的相关内容可简单介绍。
(三)金属半导体和半导体异质结(6学时)(1)肖特基势垒二极管;(2)金属半导体的欧姆接触;(3)异质结。
1.基本要求(1)掌握肖特基势垒二极管的工作原理,金属半导体的欧姆接触相关概念;(2)了解异质结的相关概念。
2.重点、难点重点:肖特基势垒二极管的特性、肖特基势垒二极管的特性与pn结二极管的区别。
半导体器件西安邮电大学智慧树知到答案2024年第一章测试1.不属于化合物半导体的有()。
A:砷化铝 B:磷化镓 C:锗 D:磷化铝答案:C2.硅单晶晶体结构为()。
A:正四面体结构 B:面心结构 C:立方体结构 D:体心结构答案:D3.属于化合物半导体有()。
A:氧化镓 B:砷化镓 C:氮化镓 D:硅答案:ABC4.Si是一种IV族元素半导体(四主族)。
()A:对 B:错答案:A5.半导体材料一般分为三种类型:无定型、多晶和单晶。
()A:对 B:错答案:A第二章测试1.以下关于半导体中电子有效质量的描述,不对的选项是()。
A:有效质量反映了晶格周期性势场对电子的作用 B:通过回旋共振实验可以测出电子有效质量 C:有效质量具有质量的量纲 D:有效质量是一个常数答案:D2.杂质半导体中电子占据施主能级的几率可以直接套用费米分布函数来进行计算。
()A:对 B:错答案:B3.在单晶硅中掺入少量()杂质元素会形成N型半导体?A:硼 B:磷 C:锗 D:镓答案:B4.单晶硅表面态密度的实验值要比理论值高几个数量级。
()A:对 B:错答案:B5.关于半导体表面态的描述,下列()是错误的?A:慢态位于氧化层与空气界面上,与体内交换电子必须通过氧化层 B:空态时呈中性而电子占据后带负电的为施主型表面态 C:快态位于氧化层与空气界面上,与体内交换电子必须通过氧化层 D:空态时带正电而电子占据后呈中性的为施主型表面态答案:BC第三章测试1.以下关于PN结的描述,正确的的选项是()。
A:平衡PN结,P区一侧的费米能级高于N区一侧的费米能级 B:PN结具有单向导电性 C:PN结加正向偏压时,外加电场的方向与自建电场方向相同D:PN结加反向偏压时,势垒区内载流子产生率大于复合率答案:BD2.对于金属和N型半导体紧密接触,当Wm>Ws时,在界面处形成阻挡层()A:对 B:错答案:A3.对于单边突变结,正确的的选项是()A:耗尽层宽度主要在轻掺杂一侧 B:内建电势主要降落在轻掺杂一侧 C:耗尽层宽度主要在重掺杂一侧 D:P区和N区两边的掺杂浓度有数量级的差别答案:ABD4.正偏PN结耗尽层边界处少子浓度随正偏电压增加而线性增加()A:错 B:对答案:A5.对于单边突变结,提高雪崩击穿的方法有()A:选用禁带宽度更大的半导体材料 B:选用禁带宽度较窄的半导体材料 C:增加轻掺杂一侧掺杂浓度 D:降低轻掺杂一侧掺杂浓度答案:AD6.以PN+结为例,下列哪项可以提高PN结开关速度()A:增大P区少子的扩散长度 B:减小P区少子的寿命 C:提高串联电阻R D:降低正向电流答案:BD第四章测试1.双极晶体管的基区特点()。
半导体器件的基本概念和应用有哪些一、半导体器件的基本概念1.半导体的定义:半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料,常见的有硅、锗、砷化镓等。
2.半导体的导电原理:半导体中的载流子(电子和空穴)在外界条件(如温度、光照、杂质)的影响下,其浓度和移动性会发生变化,从而改变半导体的导电性能。
3.半导体器件的分类:根据半导体器件的工作原理和用途,可分为二极管、三极管、晶闸管、场效应晶体管等。
二、半导体器件的应用1.二极管:用于整流、调制、稳压、开关等电路,如电源整流器、数字逻辑电路、光敏器件等。
2.三极管:作为放大器和开关使用,如音频放大器、数字电路中的逻辑门等。
3.晶闸管:用于可控整流、交流调速、电路控制等,如电力电子设备、灯光调节等。
4.场效应晶体管:主要作为放大器和开关使用,如场效应晶体管放大器、数字逻辑电路等。
5.集成电路:由多个半导体器件组成的微型电子器件,用于实现复杂的电子电路功能,如微处理器、存储器、传感器等。
6.光电器件:利用半导体材料的光电效应,实现光信号与电信号的转换,如太阳能电池、光敏电阻等。
7.半导体存储器:用于存储信息,如随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
8.半导体传感器:将各种物理量(如温度、压力、光照等)转换为电信号,用于检测和控制,如温度传感器、光敏传感器等。
9.半导体通信器件:用于实现无线通信功能,如晶体振荡器、射频放大器等。
10.半导体器件在计算机、通信、家电、工业控制等领域的应用:计算机中的微处理器、内存、显卡等;通信设备中的射频放大器、滤波器等;家电中的集成电路、传感器等;工业控制中的电路控制器、传感器等。
以上就是关于半导体器件的基本概念和应用的详细介绍,希望对您有所帮助。
习题及方法:1.习题:请简述半导体的导电原理。
方法:半导体中的载流子(电子和空穴)在外界条件(如温度、光照、杂质)的影响下,其浓度和移动性会发生变化,从而改变半导体的导电性能。
《半导体器件应用》教案一、课程概述本教案旨在介绍半导体器件应用的基本概念、原理和实际应用。
通过本课程的研究,学生将了解不同类型的半导体器件、其工作原理及在各个领域的应用。
二、教学目标1. 理解半导体器件的基本概念和分类;2. 掌握常见半导体器件的工作原理;3. 研究半导体器件在电子、通信、能源等领域的实际应用;4. 培养学生的分析和解决问题的能力;5. 培养学生的实验操作和实践应用能力。
三、教学内容和进度安排第一讲:半导体器件概述- 半导体材料特性和基本概念- 半导体器件分类和特点第二讲:二极管和三极管- 二极管的结构、性质和应用- 三极管的基本结构和工作原理第三讲:场效应晶体管- MOSFET和JFET的原理和特点- 场效应晶体管的应用领域第四讲:光电器件- 光电二极管和光敏电阻的工作原理- 光电器件在光通信和能源领域的应用第五讲:功率器件- 功率二极管和功率晶体管的特点和应用- 功率MOSFET的结构和工作原理第六讲:半导体集成电路- 集成电路的基本概念和分类- 逻辑门电路和模拟电路的设计和实现四、教学方法1. 授课讲解:通过系统的讲解,向学生介绍半导体器件的基本原理和应用。
2. 实验操作:组织学生参与实验,锻炼他们的动手操作能力,并加深对理论知识的理解。
3. 讨论与互动:组织课堂讨论和小组活动,促进学生之间的互动和合作。
五、教学评估1. 平时表现:参与课堂讨论、完成实验报告等。
2. 期末考试:针对课程的理论知识和应用能力进行考核。
六、参考资料1. 《半导体物理与器件》(材料学科基础教材)2. 《半导体器件及其应用》(电子信息领域专业教材)3. 《集成电路设计与应用》(电子工程与自动化专业教材)。
半导体器件习题及答案(总14页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1第1章 半导体器件一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)1、P 型半导体可通过在本半导体中掺入五价磷元素而获得。
( )2、N 型半导体可以通过在本征半导体中掺入三价元素而得到。
( )3、在N 型半导体中,掺入高浓度的三价杂质可以发型为P 型半导体。
( )4、P 型半导体带正电,N 型半导体带负电。
( )5、N 型半导体的多数载流子是电子,所以它带负电。
( )6、半导体中的价电子易于脱离原子核的束缚而在晶格中运动。
( )7、半导体中的空穴的移动是借助于邻近价电子与空穴复合而移动的。
( )8、施主杂质成为离子后是正离子。
( )9、受主杂质成为离子后是负离子。
( )10、PN 结中的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。
( )11、漂移电流是少数载流子在内电场作用下形成的。
( )12、由于PN 结交界面两边存在电位差,所以,当把PN 结两端短路时就有电流流过。
( )13、PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
( )14、二极管的伏安特性方程式除了可以描述正向特性和反向特性外,还可以描述二极管的反向击穿特性。
( )15、通常的BJT 管在集电极和发射极互换使用时,仍有较大的电流放大作用。
( )16、有人测得某晶体管的U BE =,I B =20μA ,因此推算出r be =U BE /I B =20μA=35kΩ。
( )17、有人测得晶体管在U BE =,I B =5μA ,因此认为在此工作点上的r be 大约为26mV/I B =Ω。
( )18、有人测得当U BE =,I B =10μA 。
考虑到当U BE =0V 时I B =0因此推算得到0.6060()100BE be B U r k I ∆-===Ω∆-( )二、选择题(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论) . 1、在绝对零度(0K )时,本征半导体中_________ 载流子。