第14章 半导体器件

《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。

半导体器件物理黄振刚译在今天的科技世界里，半导体器件就像是个小明星，闪耀着无数眼球，真是让人着迷啊。

你要知道，半导体就像一块有魔力的石头，它既能导电，又能绝缘，真是让人刮目相看。

想象一下，像一位神奇的魔术师，今天可以变出电流，明天又收回去，真是妙不可言。

先说说这个“半导体”吧。

名字听起来就很高大上，实际上，它的工作原理简单得令人惊叹。

半导体就像一个调皮的孩子，心情好的时候愿意分享电流，心情不好的时候却关上大门。

硅，这个大名鼎鼎的材料，简直是半导体的代名词。

硅就像是半导体界的超级英雄，很多电子产品都是靠它来运作的，手机、电脑、甚至是你家里那台智能冰箱，统统都离不开它的帮助。

然后呢，咱们不得不提一下pn结。

这玩意儿就像是半导体的“分界线”，一边是p 型，另一边是n型。

想象一下，这就像一对好朋友，互相吸引又互相抵触。

p型材料像是一个有很多“空位”的派对，而n型材料则是一个满载电流的聚会。

当这两种材料结合在一起，哇塞，简直是火花四溅啊！就像是小朋友们在一起玩捉迷藏，兴奋得不得了。

再来说说二极管吧，二极管就像半导体界的小管家。

它有个简单的任务，就是让电流朝一个方向流动。

你想象一下，如果没有这个小管家，电流可就会乱成一团，像个不知所措的小动物。

在电子设备里，二极管的存在真的是必不可少，简直是电流的小守卫。

还有那个晶体管，真是不得不提啊。

晶体管就像是半导体的魔法师，它能把微弱的信号放大，真是神奇。

想象一下，如果没有晶体管，咱们的手机音量肯定得小得可怜，甚至听不见。

晶体管的出现，就像为咱们的生活带来了无限可能，瞬间让一切变得更美好。

说到这里，很多人可能会想，这些小玩意儿跟我有什么关系呢？半导体就在我们生活的每一个角落，无时无刻不在影响着我们。

你早上醒来，手机响了，可能是一个晶体管帮你把信号放大。

出门时，车上的导航系统也是依赖半导体来确保你顺利到达目的地。

就连你晚上看电影，电视里的每一个画面背后，都是半导体在默默付出。

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. 2CP10 C 。

2CW11 D.2AP610．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 0。

7V B 。

大于 0。

7V C 。

小于 0。

7V11．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. 0V D 。

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 。

半导体器件与工艺一、课程说明课程编号：140320Z10课程名称（中/英文）：半导体器件与工艺/Semiconductor Devices and Technology课程类别：专业选修课学时/学分：48/3先修课程：《半导体物理》，《固体物理》适用专业：应用物理学、光电信息科学与工程、电子信息科学与技术教材、教学参考书：（1）施敏、李明逵著，王明湘、赵鹤鸣译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2014；（2）施敏著，陈军宁、孟坚译，半导体制造工艺基础，安徽大学出版社，2007；（3）崔铮等编著，印刷电子学——材料、技术及其应用，高等教育出版社，2012；（4）Betty Lise Anderson, Richard L. Anderson 著（美），邓宁，田立林，任敏译，半导体器件基础，清华大学出版社，2008；（5）Donald H. Neamen (美) 著，赵毅强，姚素英，史再峰译，半导体物理与器件，电子工业出版社，2014。

二、课程设置的目的意义本课程大纲适用于应用物理学、光电信息科学与工程、电子信息科学与技术等专业，为专业选修个课程。

通过本课程的学习，使学生对半导体物理、半导体器件和半导体制造工艺及原理有一个较完整和系统的概念及理解，同时半导体器件制造相关领域的新设备、新工艺和新技术，使得学生初步具有一定的半导体器件及制备工艺分析和工艺设计能力，以及解决相关器件工艺技术问题的能力。

三、课程的基本要求1 知识要求1) 了解半导体器件和工艺技术发展历程及其重要性。

2) 掌握半导体器件的基本工作原理。

3) 掌握半导体器件的基本制造工艺技术。

2 能力要求1) 具有半导体器件和制备工艺的分析能力。

具有从参考书、文献、网络等获取能够符合自己需求的知识和信息的能力，具有根据半导体器件与工艺技术的发展现状和趋势能实时完善自身知识结构的能力。

2) 具有一定的半导体器件制备工艺设计能力，以及解决相关工艺技术问题的实践能力。