天津工业大学2010年半导体器件物理期末试卷(含答案)

天津工业大学2010年半导体器件物理期末试卷(含答案)

（1）简要说明：

①p-n结的势垒高度与温度和掺杂浓度的关系分别怎样？为什么？②p-n结

的势垒宽度与温度和掺杂浓度的关系分别怎样？为什么？

*（2）对于理想p-n结：

①示意画出少数载流子的浓度分布。②如果p-n结两边的掺杂浓度

分别为NA和ND，少数载流子的扩散长度分别为Ln和Lp，试简单导出该p-n结的电流-

电压关系（伏安特性）。③简要说明:为什么正向电流与电压有指数函数关系？为什么

反向电流与电压无关？

（3）对于实际的Si/p-n结：

①正向电流和反向电流分别主要包含哪些不同性质的电流分量？

②正向电流与温度和掺杂浓度的关系分别怎样？③反向电流与温度和掺杂浓度的关系

分别怎样？④正向电压与温度和掺杂浓度的关系分别怎样？

（4）对于金属与半导体Si的接触：

①在什么情况下将得到Schottky势垒？②在什么情况下

将得到欧姆接触？③为什么BJT的集电极处需要进行一次高浓度掺杂？④为什么一般

FET的源极和漏极需要采用高掺杂的p-n结？

（5）对于Schottky二极管：

①简单比较其伏安特性与p-n结二极管的异同；②简要说明：

为什么Schottky二极管具有很好的高速性能？③简要说明：为什么Schottky二极管可

以用来“箝位”？④为什么采用金属针尖与半导体接触，可以向半导体中注入少数载流

子？

（6）对于一般的BJT：

①器件工作的电流主要是什么性质的电流？(少子电流？多子电流？

漂移电流？扩散电流？) ②原则上应该从哪些方面考虑来提高BJT的电流放大系数？

③采用两个独立的p-n结二极管背靠背连接起来，是否可以构成一个BJT？

*（7）对于处于放大状态的npn-BJT，已知的基区宽度为W，基区的掺杂浓度为ND；若发射结上加的正向电压为VF>3kT/q，集电结上加的反向电压为VR，试简单导出集电极电

流的近似表示式。

（8）对于一般BJT：

①为什么发射区一定要高掺杂？②发射区的过分高掺杂又会带来什么

不良后果？③现在可以如何从根本上来解决发射区过分高掺杂所带来的不良影响？

（9）对于高频BJT：

①为什么发射结和集电极的结深一定都要“浅”？②“浅结”（特别是

浅发射结）所带来的主要问题是什么？③可以如何适当地解决这种“浅结”问题？

（10）对于一般的BJT：

①在基区中示意画出分别对应于ICEO和ICBO的非平衡少数载流子

浓度的分布。②为什么ICEO要比ICBO近似大β倍？③为什么共发射极接法的击穿电压（BVCEo）要低于共基极接法的击穿电压（BVCBo）？④为什么共基极接法的频率特性

要优越于共发射极接法？

*（11）对于BJT，

若观测到其输出伏安特性曲线如图所示。试简要说明：①该BJT的性能

存在哪些方面的问题？②在IB很小时的各条曲线排列得很紧密，其原因何在？③在IB

很大时的各条曲线也排列得很紧密，其原因何在？

（12）对于BJT：①为什么具有饱和（电流饱和）型的输出伏安特性？②为什么实际的输出伏安特性往往不饱和（即Early电压VA≠∞）？这种输出伏安特性的不饱和性对器件

的应用性能主要有什么影响？③为什么（β×VA）可以作为BJT的高频性能指标？（13）对于BJT，简单说明：①为什么BJT的发射极图形往往采用细长的指条形？②是否

指条的长度越长越好？宽度越小越好？②为什么不能把许多管芯直接并联起来以增大

电流？

（14）简单说明：①当温度升高时，为什么BJT的正向压降会降低、而正向电流IC会增大？

②当温度升高时，为什么BJT的反向漏电流（ICBO）会增大？③为什么BJT的电流放大

系数一般会随着温度的升高而有所增大？

*（15）对于高频BJT，简单说明：

①各个频率特性参数fT、fβ、fα和fm的意义。②fT、

fβ、fα和fm的大小大致如何？③特征频率fT与IC的关系如何？④在设计高频BJT时，

需要考虑的主要问题是什么？

（16）对于低噪声BJT，简单说明：①噪声的主要来源有哪些？②降低噪声的主要措施有哪些？③为了降低噪声，为什么往往需要提高fT？

*（17）对于高速BJT，简单说明：①影响开关速度的主要因素有哪些？②为什么掺入Au

等复合中心杂质后，可以显著提高开关速度？③为什么采用Schottky二极管来箝制集

电结的电位后，可以提高开关速度？④为什么高频BJT与高速BJT往往不能互相调换

使用？

（18）对于BJT，简单说明：①为什么往往需要采用外延片来制作器件？②在双极型IC中，为什么在每个器件的下面都需要加设埋层？

（19）对于功率BJT，简单说明：①为了增大工作电流，为什么不能简单地增大发射结面

积？②为了增大工作电流，为什么一定要避免Kirk效应？③为了提高工作电压，为什

么除了需要考虑电学击穿以外、还需要考虑热学击穿？④在设计高频大功率BJT时，

需要解决的主要矛盾是什么？

*（20）简要说明：①限制BJT最高工作温度的主要因素是什么？如何提高最高工作温度？

②限制BJT最高工作电压的主要因素是什么？如何提高最高工作电压？③限制BJT最

高工作电流的主要因素是什么？如何提高最高工作电流？④限制BJT最高工作频率的

主要因素是什么？如何提高最高工作频率？⑤限制BJT最高工作速度的主要因素是什

么？如何提高最高工作速度？

（21）对于可控硅整流器（SCR），简单说明：①为什么一般的SCR，其栅极可以控制导通，但是却不能控制关断？②如何提高正向阻断电压？③在IC中，为什么往往需要注意防

止SCR的所谓“闩锁效应”？

（22）多晶硅发射极BJT的高放大、高频性能主要是利用什么作用来实现的？