關(guān)于半導(dǎo)體器件物理知識(shí)三篇
半導(dǎo)體器件物理篇一：半導(dǎo)體器件物理習(xí)題答案
1、簡(jiǎn)要的回答并說(shuō)明理由：①p+-n結(jié)的勢(shì)壘寬度主要決定于n型一邊、還是p型一邊的摻雜濃度？②p+-n結(jié)的勢(shì)壘寬度與溫度的關(guān)系怎樣？③p+-n結(jié)的勢(shì)壘寬度與外加電壓的關(guān)系怎樣？④Schottky勢(shì)壘的寬度與半導(dǎo)體摻雜濃度和溫度分別有關(guān)嗎？
【解答】①p+-n結(jié)是單邊突變結(jié)，其勢(shì)壘厚度主要是在n型半導(dǎo)體一邊，所以p+-n結(jié)的勢(shì)壘寬度主要決定于n型一邊的摻雜濃度；而與p型一邊的摻雜濃度關(guān)系不大。因?yàn)閯?shì)壘區(qū)中的空間電荷主要是電離雜質(zhì)中心所提供的電荷（耗盡層近似），則摻雜濃度越大，空間電荷的密度就越大，所以勢(shì)壘厚度就越薄。②因?yàn)樵趽诫s濃度一定時(shí)，勢(shì)壘寬度與勢(shì)壘高度成正比，而勢(shì)壘高度隨著溫度的升高是降低的，所以p+-n結(jié)的勢(shì)壘寬度將隨著溫度的升高而減�。划�(dāng)溫度升高到本征激發(fā)起作用時(shí)，p-n結(jié)即不復(fù)存在，則勢(shì)壘高度和勢(shì)壘寬度就都將變?yōu)?。③外加正向電壓時(shí)，勢(shì)壘區(qū)中的電場(chǎng)減弱，則勢(shì)壘高度降低，相應(yīng)地勢(shì)壘寬度也減��；外加反向電壓時(shí)，勢(shì)壘區(qū)中的電場(chǎng)增強(qiáng)，則勢(shì)壘高度升高，相應(yīng)地勢(shì)壘寬度也增大。④Schottky勢(shì)壘區(qū)主要是在半導(dǎo)體一邊，所以其勢(shì)壘寬度與半導(dǎo)體摻雜濃度和溫度都有關(guān)（摻雜濃度越大，勢(shì)壘寬度越��；溫度越高，勢(shì)壘寬度也越�。�
2、簡(jiǎn)要的回答并說(shuō)明理由：①p-n結(jié)的勢(shì)壘高度與摻雜濃度的關(guān)系怎樣？②p-n結(jié)的勢(shì)壘高度與溫度的關(guān)系怎樣？③p-n結(jié)的勢(shì)壘高度與外加電壓的關(guān)系怎樣？
【解答】①因?yàn)槠胶鈺r(shí)p-n結(jié)勢(shì)壘（內(nèi)建電場(chǎng)區(qū)）是起著阻擋多數(shù)載流子往對(duì)方擴(kuò)散的作用，勢(shì)壘高度就反映了這種阻擋作用的強(qiáng)弱，即勢(shì)壘高度表征著內(nèi)建電場(chǎng)的大��；當(dāng)摻雜濃度提高時(shí)，多數(shù)載流子濃度增大，則往對(duì)方擴(kuò)散的作用增強(qiáng)，從而為了達(dá)到平衡，就需要更強(qiáng)的內(nèi)建電場(chǎng)、即需要更高的勢(shì)壘，所以勢(shì)壘高度隨著摻雜濃度的提高而升高（從Fermi能級(jí)的概念出發(fā)也可說(shuō)明這種關(guān)系：因?yàn)槠胶鈺r(shí)p-n結(jié)的勢(shì)壘高度等于兩邊半導(dǎo)體的Fermi能級(jí)的差，當(dāng)摻雜濃度提高時(shí)，則Fermi能級(jí)更加靠近能帶極值[n型半導(dǎo)體的更靠近導(dǎo)帶底，p型半導(dǎo)體的更靠近價(jià)帶頂]，使得兩邊Fermi能級(jí)的差變得更大，所以勢(shì)壘高度增大）。②因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，半導(dǎo)體的Fermi能級(jí)將遠(yuǎn)離能帶極值，所以p-n結(jié)兩邊半導(dǎo)體的Fermi能級(jí)的差變小，所以勢(shì)壘高度將隨著溫度的升高而降低。③當(dāng)p-n結(jié)上加有正向電壓時(shí)，即使勢(shì)壘區(qū)中的總電場(chǎng)減弱，則勢(shì)壘高度降低；當(dāng)加有反向電壓時(shí)，即使勢(shì)壘區(qū)中的總電場(chǎng)增強(qiáng)，則勢(shì)壘高度增大。
3、簡(jiǎn)要的回答并說(shuō)明理由：①p-n結(jié)的勢(shì)壘電容與電壓和頻率分別有何關(guān)系？②p-n結(jié)的擴(kuò)散電容與電壓和頻率分別有何關(guān)系？
【解答】①p-n結(jié)的勢(shì)壘電容是勢(shì)壘區(qū)中空間電荷隨電壓而變化所引起的一種效應(yīng)（微分電容），相當(dāng)于平板電容。反向偏壓越大，勢(shì)壘厚度就越大，則勢(shì)壘電容越小。加有正向偏壓時(shí)，則勢(shì)壘厚度減薄，勢(shì)壘電容增大，但由于這時(shí)正偏p-n結(jié)存在有導(dǎo)電現(xiàn)象，不便確定勢(shì)壘電容，不過(guò)一般可認(rèn)為正偏時(shí)p-n結(jié)的勢(shì)壘電容等于0偏時(shí)勢(shì)壘電容的4倍。p-n結(jié)的勢(shì)壘電容與頻率無(wú)關(guān)：因?yàn)閯?shì)壘電容在本質(zhì)上是多數(shù)載流子數(shù)量的變化所引起的，而多數(shù)載流子數(shù)量的變化是非�？焖俚倪^(guò)程，所以即使在高頻信號(hào)下勢(shì)壘電容也存在，因此不管是高頻還是低頻工作時(shí)，勢(shì)壘電容都將起著重要的作用。②p-n結(jié)的擴(kuò)散電容是兩邊擴(kuò)散區(qū)中少數(shù)載流子電荷隨電壓而變化所引起的一種微分電容效應(yīng)，因此擴(kuò)散電容是伴隨著少數(shù)載流子數(shù)量變化的一種特性。正向電壓越高，注入到擴(kuò)散區(qū)中的少數(shù)載流子越多，則擴(kuò)散電容越大，因此擴(kuò)散電容與正向電壓有指數(shù)函數(shù)關(guān)系。又，由于少數(shù)載流子數(shù)量的變化需要一定的時(shí)間t（產(chǎn)生壽命或者復(fù)合壽命的時(shí)間），當(dāng)電壓信號(hào)頻率f較高（ω≡2πf > 1/t）時(shí)，少數(shù)載流子數(shù)量的增、減就跟不上，則就呈現(xiàn)不出電容效應(yīng)，所以擴(kuò)散電容只有在低頻下才起作用。
4、對(duì)于實(shí)際的Si/p-n結(jié)：①正向電流和反向電流分別主要包含哪些不同性質(zhì)的電流分量？②正向電流與溫度和摻雜濃度的關(guān)系分別怎樣？③反向電流與溫度和摻雜濃度的關(guān)系分別怎樣？④正向電壓與溫度和摻雜濃度的關(guān)系分別怎樣？
【解答】①對(duì)于實(shí)際的Si/p-n結(jié)，正向電流主要包括有少數(shù)載流子在兩邊擴(kuò)散區(qū)中的擴(kuò)
散電流和勢(shì)壘區(qū)中復(fù)合中心的復(fù)合電流，在小電流時(shí)復(fù)合中心的復(fù)合電流將起重要作用；反向電流主要包括有少數(shù)載流子在兩邊擴(kuò)散區(qū)中的反向擴(kuò)散電流和勢(shì)壘區(qū)中復(fù)合中心的產(chǎn)生電流，但在大小上，p-n結(jié)的反向電流往往是復(fù)合中心的產(chǎn)生電流為主。②影響Si/p-n結(jié)正向電流溫度關(guān)系的主要是擴(kuò)散電流分量（復(fù)合電流的溫度關(guān)系較�。�。當(dāng)溫度升高時(shí)，勢(shì)壘高度降低，則注入的少數(shù)載流子濃度增加，并使得少數(shù)載流子的濃度梯度增大，所以正向電流隨著溫度的升高而增大（溫度每增加10 oC，正向電流約增加一倍）。正向電流將隨著摻雜濃度的提高而減小，這主要是由于勢(shì)壘高度增大、使得少數(shù)載流子的濃度梯度減小了的緣故。③雖然通過(guò)Si/p-n結(jié)的反向電流主要是復(fù)合中心的產(chǎn)生電流，但是就隨著溫度的變化而言，起作用的主要是其中少數(shù)載流子的擴(kuò)散電流分量（產(chǎn)生電流的溫度關(guān)系較�。．�(dāng)溫度升高時(shí)，由于平衡少數(shù)載流子濃度增大，使得少數(shù)載流子的濃度梯度增大，所以反向電流隨著溫度的升高而增大（溫度每升高6 oC，反向電流增大一倍）。當(dāng)摻雜濃度提高時(shí)，由于平衡少數(shù)載流子濃度減小，使得少數(shù)載流子的濃度梯度降低，所以反向電流隨著摻雜濃度的提高而減小。④p-n結(jié)的正向電壓將隨著溫度的升高而降低，這是由于勢(shì)壘高度降低了的緣故（正向電壓的溫度變化率≈–2 mV/oC）；p-n結(jié)的正向電壓將隨著摻雜濃度的提高而增大，這是由于勢(shì)壘高度提高了的緣故。
5、對(duì)于理想的p-n結(jié)，已知p-n結(jié)兩邊的摻雜濃度分別為NA和ND：①如果少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)n和Lp，試近似導(dǎo)出該p-n結(jié)的正向伏安特性關(guān)系；②如果p型半導(dǎo)體電中性區(qū)的長(zhǎng)度W<Ln，試給出這時(shí)p-n結(jié)的正向伏安特性關(guān)系。
【解答】①由于通過(guò)理想p-n結(jié)的電流主要是少數(shù)載流子的擴(kuò)散電流，因此，只要給出了少數(shù)載流子的濃度梯度，即可立即得到相應(yīng)的電流。根據(jù)已知的摻雜濃度可有：
p型半導(dǎo)體中的平衡少數(shù)載流子濃度為npo=ni2/ppo≈ni2/NA，
n型半導(dǎo)體中的平衡少數(shù)載流子濃度為pno=ni2/nno≈ni2/ND；
當(dāng)正向電壓為VF時(shí)，則由p型半導(dǎo)體注入到n型半導(dǎo)體的空穴濃度為：
pn(0) = pno exp(qVF/kT)，
相應(yīng)地，由n型半導(dǎo)體注入到p型半導(dǎo)體的電子濃度為：
np(0) = npo exp(qVF/kT)；
若近似認(rèn)為在p-n結(jié)兩邊的少數(shù)載流子濃度的分布是指數(shù)函數(shù)，則在兩邊擴(kuò)散區(qū)頭部處的少數(shù)載流子濃度梯度分別為：
(dnp/dx)|x=0’≈ np(0)/Ln 和 (dpn/dx)|x=0 ≈ pn(0)/Lp。
于是，在n型一邊的空穴擴(kuò)散電流密度與電壓的關(guān)系可求出為：
Jp = －qDp(dpn/dx)|x=0 ≈ －qDp [pn(0)/Lp] = －(qDp pno /Lp) exp(qVF/kT)
≈ －(qDp ni2 / ND Lp) exp(qVF/kT),
同樣，在p型一邊的電子擴(kuò)散電流密度與電壓的關(guān)系可求出為：
Jn = qDn(dnp/dx)|x=0’ ≈ qDn [np(0)/Ln] = (qDn npo /Ln) exp(qVF/kT)
≈ (qDn ni2 / NA Ln) exp(qVF/kT).
所以，通過(guò)p-n結(jié)的總電流密度與電壓的關(guān)系為：
J = |Jp| + |Jn| = [(qDn ni2 / NA Ln)+ (qDp ni2 / ND Lp)] exp(qVF/kT)
= q ni2 [(Dn / NA Ln)+ (Dp / ND Lp)] exp(qVF/kT).
�、谌绻鸚<Ln，則只要用W代替Ln即可：
J= q ni2 [(Dn / NA W)+ (Dp / ND Lp)] exp(qVF/kT).
可見(jiàn)，中性區(qū)長(zhǎng)度的減小，將有利于增大少數(shù)載流子的擴(kuò)散電流。
6、對(duì)于一般的BJT：①器件工作的電流主要是什么性質(zhì)的電流？②原則上應(yīng)該從哪些方面考慮來(lái)提高BJT的電流放大系數(shù)？
【解答】①一般BJT工作的電流（集電極電流）主要是少數(shù)載流子擴(kuò)散通過(guò)基區(qū)的電
流（對(duì)于Si平面管等漂移晶體管，還有基區(qū)加速電場(chǎng)的漂移作用），它是少數(shù)載流子電流，并且主要是擴(kuò)散電流；電流的大小基本上由少數(shù)載流子在基區(qū)中的濃度梯度來(lái)決定。②可從提高發(fā)射結(jié)注射效率和提高基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)兩個(gè)方面來(lái)考慮。為了提高發(fā)射結(jié)注射效率，可增大發(fā)射區(qū)摻雜濃度、降低基區(qū)摻雜濃度、減小基區(qū)寬度、增大電中性發(fā)射區(qū)的長(zhǎng)度、減小發(fā)射結(jié)勢(shì)壘區(qū)中以及表面的復(fù)合中心濃度。為了提高基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)，可減小基區(qū)寬度和增大基區(qū)中的少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度（即增長(zhǎng)壽命和增大擴(kuò)散系數(shù)）；在基區(qū)中設(shè)置加速電場(chǎng)（稱為漂移晶體管），可增大少數(shù)載流子在基區(qū)中的輸運(yùn)過(guò)程（漂移電場(chǎng)的作用可認(rèn)為是使擴(kuò)散系數(shù)加倍）。
另外，在提高發(fā)射結(jié)注射效率方面，現(xiàn)在有兩種重要的改進(jìn)技術(shù)：a）若采用摻雜多晶硅來(lái)覆蓋發(fā)射區(qū)表面（稱為摻雜多晶硅晶體管），則能夠在電中性發(fā)射區(qū)長(zhǎng)度很短（很淺）的情況下來(lái)獲得較大的電流放大系數(shù)；b）若采用寬禁帶半導(dǎo)體材料來(lái)制作發(fā)射區(qū)（稱為HBT），則異質(zhì)發(fā)射結(jié)提供了高的注射效率，使得能夠在較大基區(qū)摻雜濃度和較低發(fā)射區(qū)摻雜濃度情況下，獲得很大的電流放大系數(shù)，這就克服了一般BJT所存在的固有內(nèi)在矛盾，從而可實(shí)現(xiàn)超高頻和超高速性能。
7、對(duì)于處于放大狀態(tài)的npn-BJT，已知其基區(qū)的寬度和少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度分別為W和Ln，并且W3kT/q，試近似導(dǎo)出集電極電流的表示式。
【解答】因?yàn)樵赩F>3kT/q時(shí)，可忽略發(fā)射結(jié)勢(shì)壘區(qū)中復(fù)合中心的影響；又W<Ln，則可
認(rèn)為基區(qū)中少數(shù)載流子濃度的分布近似為線性分布，即基區(qū)中少數(shù)載流子濃度的梯度可表示為： (dnp/dx) ≈ np(0)/W.
而基區(qū)中的平衡少數(shù)載流子濃度為： pno=ni2/nno≈ni2/ND；
并且注入到基區(qū)的電子濃度為： np(0) = npo exp(qVEB/kT).
另外，可假定JC ≈ JE。所以，
JC ≈ JE ≈ qDn(dnp/dx)|x=0’≈ qDn [np(0)/W]
= (qDn npo /W) exp(qVEB/kT) ≈ (qDn ni2 / NA W) exp(qVEB/kT).
8、簡(jiǎn)要說(shuō)明：①限制BJT最高工作溫度的主要因素是什么？②限制BJT最高工作電壓的主要因素是什么？③限制BJT最高工作電流的主要因素是什么？④限制BJT最高工作頻率的主要因素是什么？⑤限制BJT最高工作速度的主要因素是什么？
【解答】①限制BJT最高工作溫度的主要因素是半導(dǎo)體本征化的溫度（因?yàn)槌Ｓ玫陌雽?dǎo)體器件都離不開(kāi)p-n結(jié)，而任何半導(dǎo)體在高溫下都將可能轉(zhuǎn)變?yōu)楸菊靼雽?dǎo)體，這樣一來(lái)，p-n結(jié)在高溫下也就不復(fù)存在，器件即失效）。②限制BJT最高工作電壓的主要因素是雪崩擊穿電壓和基區(qū)穿通電壓的較小者。③限制BJT最高工作電流的主要因素是Kirk效應(yīng)（對(duì)于一般的Si平面管）或者基區(qū)電導(dǎo)調(diào)變效應(yīng)（對(duì)于合金晶體管），因?yàn)樵诖箅娏飨逻@些效應(yīng)將使得電流放大系數(shù)降低（β降低到一半時(shí)的電流為最大工作電流）。④限制BJT最高工作頻率的主要因素是p-n結(jié)勢(shì)壘電容以及載流子渡越基區(qū)和渡越集電結(jié)勢(shì)壘區(qū)的時(shí)間。⑤限制BJT最高工作速度的主要因素是存儲(chǔ)的少數(shù)載流子的數(shù)量。
9、對(duì)于BJT，若觀測(cè)到其輸出伏安特性都是傾斜程度較大的一組曲線，而且在IB很小和很大時(shí)的各條曲線都排列得很緊密。試簡(jiǎn)要說(shuō)明：①該BJT的性能可能存在哪些方面的問(wèn)題？②在IB很小時(shí)各條曲線排列得很緊密的原因何在？③在IB很大時(shí)各條曲線也排列得很緊密的原因何在？
【解答】①共存在有六個(gè)方面的問(wèn)題：a）截止電流大（即漏電大），關(guān)態(tài)性能不好；b）小電流時(shí)放大系數(shù)�。ㄔ贗B很小時(shí)的各條曲線排列得很緊密）；c）大電流時(shí)放大系數(shù)降低（在IB很大時(shí)的各條曲線排列得也很緊密）；d）放大區(qū)中各條曲線的分布不均勻，即電流
放大系數(shù)不穩(wěn)定——有變化；e）放大區(qū)中各條曲線的傾斜較大，即輸出交流電阻較�。ㄟ@將影響到電壓增益）；f）飽和壓降較大（功率損耗大）。②在IB很小時(shí)的各條曲線排列得很緊密，這是由于發(fā)射結(jié)勢(shì)壘區(qū)中間或者表面存在有較大的復(fù)合中心的影響，使得發(fā)射結(jié)注射效率降低、并導(dǎo)致放大系數(shù)變小了的緣故。③在IB很大時(shí)的各條曲線也排列得很緊密，這對(duì)于Si平面管則主要是由于Kirk效應(yīng)（基區(qū)展寬效應(yīng)）的影響，使得電流放大系數(shù)降低了的緣故。
(來(lái)自: 博文學(xué)習(xí) 網(wǎng):半導(dǎo)體器件物理)
10、對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管（JFET和MOSFET），簡(jiǎn)要說(shuō)明：①為什么溝道在夾斷以后還能夠通過(guò)很大的電流？②為什么輸出伏安特性往往不飽和（即輸出電阻≠∞）？
【解答】①因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道（強(qiáng)反型層）是在半導(dǎo)體表面耗盡層厚度達(dá)到最大后才形成的，因此在沒(méi)有出現(xiàn)溝道時(shí)，半導(dǎo)體表面也往往是耗盡的（如弱反型層）。溝道夾斷，即是在夾斷區(qū)把溝道變成了耗盡層，因此夾斷區(qū)是高電場(chǎng)區(qū)，其中的電場(chǎng)并不形成阻擋載流子漂移運(yùn)動(dòng)的勢(shì)壘，而實(shí)際上載流子在夾斷區(qū)中運(yùn)動(dòng)得更快。溝道在夾斷以后，器件通過(guò)的電流主要決定于沒(méi)有被夾斷的剩余溝道的尺寸，溝道夾斷也就意味著起導(dǎo)電作用的溝道變短了，從而通過(guò)的電流將更大。②在溝道夾斷以后，因?yàn)閵A斷區(qū)是耗盡層，所以源-漏電壓就基本上降落在該夾斷區(qū)，從而輸出電流基本上就與源-漏電壓無(wú)關(guān)（輸出電流飽和）。但是實(shí)際上，由于夾斷區(qū)的尺寸隨著源-漏電壓的增大而有所增大（溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)），這就使得沒(méi)有被夾斷的剩余溝道的尺寸進(jìn)一步縮短，從而輸出電流進(jìn)一步增加，導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸出伏安特性不飽和。對(duì)于小尺寸的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，DIBL效應(yīng)也可能是引起輸出伏安特性不飽和的一個(gè)重要原因。
11、對(duì)于實(shí)際的增強(qiáng)型MOSFET，簡(jiǎn)單說(shuō)明：①閾值電壓（VT）包括哪幾個(gè)部分的電壓分量？②閾值電壓與溫度的關(guān)系怎樣？③閾值電壓與摻雜濃度的關(guān)系怎樣？④在工藝上對(duì)閾值電壓的控制主要是考慮哪些方面的問(wèn)題？⑤襯偏電壓對(duì)閾值電壓的影響怎樣？
【解答】①閾值電壓包括有三個(gè)部分的電壓：a）加在柵氧化層上的電壓（等于半導(dǎo)體耗盡層中的電荷除以柵氧化層電容）；b）使半導(dǎo)體表面產(chǎn)生強(qiáng)反型層（溝道）所需要的電壓（等于2倍Fermi勢(shì)）；c）平帶電壓（由金屬與半導(dǎo)體的功函數(shù)之差和Si-SiO2系統(tǒng)內(nèi)部與表面的電荷所產(chǎn)生）。②閾值電壓隨著溫度的升高而減小，這主要是由于半導(dǎo)體Fermi勢(shì)隨著溫度的升高而減�。‵ermi能級(jí)往禁帶中央移動(dòng)）所造成的。③閾值電壓隨著摻雜濃度的提高而增大，這主要是由于半導(dǎo)體Fermi勢(shì)隨著摻雜濃度的提高而增大（Fermi能級(jí)遠(yuǎn)離禁帶中央）所造成的。④在工藝上對(duì)閾值電壓的控制，主要是考慮如何避免Si-SiO2系統(tǒng)內(nèi)部與表面上的電荷沾污，以免干擾精確控制閾值電壓。⑤襯偏電壓是加在場(chǎng)感應(yīng)結(jié)上的反向電壓，將使耗盡層電荷進(jìn)一步增加，這就需要更大的柵極電壓來(lái)平衡，所以襯偏電壓將使閾值電壓增大。
12、簡(jiǎn)要說(shuō)明：①M(fèi)OSFET的亞閾工作狀態(tài)是利用溝道（強(qiáng)反型層）進(jìn)行導(dǎo)電的嗎？②MOSFET的亞閾工作電流是多數(shù)載流子的漂移電流嗎？③亞閾工作電流與柵極電壓之間有什么樣的關(guān)系？④亞閾狀態(tài)的重要長(zhǎng)處是什么？
【解答】①M(fèi)OSFET的亞閾工作狀態(tài)是半導(dǎo)體表面弱反型（耗盡層厚度很大）的狀態(tài)，沒(méi)有出現(xiàn)溝道（強(qiáng)反型層），所以亞閾工作狀態(tài)不是利用溝道進(jìn)行導(dǎo)電的。②亞閾工作電流是MOSFET中的寄生n-p-n/BJT的電流，是少數(shù)載流子在半導(dǎo)體表面勢(shì)阱（不是溝道）中的擴(kuò)散電流，不是多數(shù)載流子漂移電流。③亞閾工作電流要受到半導(dǎo)體表面勢(shì)阱深淺（即表面勢(shì)）的影響，而半導(dǎo)體表面勢(shì)是受柵電壓控制的，亞閾工作電流與柵電壓基本上有指數(shù)函數(shù)的關(guān)系。④因?yàn)閬嗛撾娏骱苄�，則用作放大的增益也很小，所以亞閾工作狀態(tài)不宜于放大使用；但是這種很小的`亞閾電流卻能夠很好地受到柵電壓控制，所以可用作為開(kāi)關(guān)，并且正因?yàn)殡娏骱苄。使暮艿�，這就是亞閾工作狀態(tài)的重要長(zhǎng)處，同時(shí)這也就是為什么大規(guī)模集成電路中往往采用亞閾工作狀態(tài)MOSFET的原因。
半導(dǎo)體器件物理篇二：半導(dǎo)體器件物理試題庫(kù)
題庫(kù)(一)
半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)部分
1、計(jì)算分析題
已知：在室溫（T = 300K）時(shí)，硅本征載流子的濃度為 ni = 1.5×1010/cm3 電荷的電量q= 1.6×10-19Cμn=1350 cm/V?sμp=500 cm/V?s 半導(dǎo)體硅材料在室溫的條件下，測(cè)得 n0 = 4.5×104/cm3，
ND=5×1015/cm3
問(wèn)：⑴ 該半導(dǎo)體是n型還是p型？
�、� 分別求出多子和少子的濃度
�、� 樣品的電導(dǎo)率是多少？
�、� 分析該半導(dǎo)體的是否在強(qiáng)電離區(qū)，為什么n0?ND？
2、說(shuō)明元素半導(dǎo)體Si、Ge中的主要摻雜雜質(zhì)及其作用？
3、什么叫金屬-半導(dǎo)體的整流接觸和歐姆接觸，形成歐姆接觸的主要方法有那些？
4、為什么金屬與重?fù)诫s半導(dǎo)體接觸可以形成歐姆接觸？ 22
P-N部分
5、什么叫pn結(jié)的勢(shì)壘電容？分析勢(shì)壘電容的主要的影響因素及各因素導(dǎo)致壘電容大小變化的趨勢(shì)。
6、什么是pn結(jié)的正向注入和反向抽取？
7、pn結(jié)在正向和反向偏置的情況下，勢(shì)壘區(qū)和載流子運(yùn)動(dòng)是如何變化的？
8、簡(jiǎn)述pn結(jié)雪崩擊穿、隧道擊穿和熱擊穿的機(jī)理．
9、什么叫二極管的反向恢復(fù)時(shí)間，提高二極管開(kāi)關(guān)速度的主要途徑有那些？
10、如圖1所示，請(qǐng)問(wèn)本PN結(jié)的偏壓為正向，還是反向？準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)形成的主要原因? PN結(jié)空間電荷區(qū)寬度取決的什么因素，對(duì)本PN結(jié)那邊空間電荷區(qū)更寬？
圖1 pn結(jié)的少子分布和準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)
三極管部分
11、何謂基區(qū)寬變效應(yīng)？
12、晶體管具有放大能力需具備哪些條件？
13、怎樣提高雙極型晶體管的開(kāi)關(guān)速度？
14、雙極型晶體管的二次擊穿機(jī)理是什么？
15、如何擴(kuò)大晶體管的安全工作區(qū)范圍？
16、詳細(xì)分析PN結(jié)的自建電場(chǎng)、緩變基區(qū)自建電場(chǎng)和大注入自建電場(chǎng)的異同點(diǎn)。
17、晶體管的方向電流ICBO、ICEO是如何定義的？二者之間有什么關(guān)系？
18、高頻時(shí)，晶體管電流放大系數(shù)下降的原因是什么？
19、如圖2所示，請(qǐng)問(wèn)雙極型晶體管的直流特性曲線可分為哪些區(qū)域，對(duì)應(yīng)圖中的什么位置？
各自的特點(diǎn)是什么?從圖中特性曲線的疏密程度，總結(jié)電流放大系數(shù)的變化趨勢(shì)，為什么？
圖2 雙極型晶體管共發(fā)射極直流輸出特性曲線
20、如圖3所示，對(duì)于一個(gè)N+PN-N+結(jié)構(gòu)的雙極晶體管，隨著集電極電流的增大
出現(xiàn)了那種效應(yīng)？請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述圖3（a-c）曲線的形成的過(guò)程。 Kirk effect
很
窄
移到襯底
基
區(qū)縮
小
圖3 集電結(jié)電場(chǎng)分布隨電流增大的變化趨勢(shì) CCCI(c)?I(b)?I(a)
MOSFET部分 擴(kuò)展并偏移
21、 金屬－半導(dǎo)體功函數(shù)差是如何影響C-V曲線的？
22、MOSFET閾值電壓受哪些因素的影響？
23、試論MOSFET的工作原理和BJT有何不同？
24、什么是MOSFET的跨導(dǎo)？怎么提高跨導(dǎo)？
25、試述MOSFET中Ｗ/L的大小對(duì)其性能參數(shù)有何影響?
26、界面態(tài)對(duì)肖特基勢(shì)壘高度有什么影響？
27、MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的輸出特性曲線可分為那幾個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)有什么特點(diǎn)？
28、MOS場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)電容隨工作條件是如何變化的？
29、MOS場(chǎng)效應(yīng)管的二級(jí)效應(yīng)有那些，詳細(xì)分析其對(duì)MOS場(chǎng)效應(yīng)管I-V特性的影響？
30、分析MOS場(chǎng)效應(yīng)管短溝道效應(yīng)產(chǎn)生的原因及可能產(chǎn)生的不良后果。
半導(dǎo)體器件物理篇三：半導(dǎo)體器件物理_復(fù)習(xí)重點(diǎn)
第一章 PN結(jié)
1.1 PN結(jié)是怎么形成的？ 1.2 PN結(jié)的能帶圖（平衡和偏壓） 1.3 內(nèi)建電勢(shì)差計(jì)算
1.2 空間電荷區(qū)的寬度計(jì)算
1.3PN結(jié)電容的計(jì)算
2.1理想PN結(jié)電流模型是什么？
2.2 少數(shù)載流子分布（邊界條件和近似分布） 2.3 理想PN結(jié)電流
2.4 PN結(jié)二極管的等效電路（擴(kuò)散電阻和擴(kuò)散電容的概念）？
2.5 產(chǎn)生-復(fù)合電流的計(jì)算
2.6 PN結(jié)的兩種擊穿機(jī)制有什么不同？
3.1 雙極晶體管的工作原理是什么？
3.2 雙極晶體管有幾種工作模式，哪種是放大模式？ 3.3 雙極晶體管的少子分布（圖示）
3.4 雙極晶體管的電流成分（圖示），它們是怎樣形成的？
3.5 低頻共基極電流增益的公式總結(jié)（分析如何提高晶體管的增益系數(shù)）
3.6 等效電路模型（Ebers-Moll模型和Hybrid-Pi模型）（畫圖和簡(jiǎn)述）
3.7 雙極晶體管的截止頻率受哪些因素影響？ 3.8 雙極晶體管的擊穿有哪兩種機(jī)制？
第四章 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)
4.1 MOS結(jié)構(gòu)怎么使半導(dǎo)體產(chǎn)生從堆積、耗盡到反型的變化？
�。迂�(fù)壓時(shí)，半導(dǎo)體產(chǎn)生堆積型，因?yàn)樨?fù)電荷出現(xiàn)在金屬板上，如果電場(chǎng)穿入半導(dǎo)體，作為多子的空穴將會(huì)被推向氧化物—半導(dǎo)體表面，形成堆積；加一個(gè)小的正壓時(shí)，正電荷堆積在金屬板上，如果電荷穿過(guò)電場(chǎng)時(shí)，作為多子的空穴被推離氧化物—半導(dǎo)體表面，形成一個(gè)負(fù)的空間電荷區(qū)；加一個(gè)更大的正壓時(shí)，MOS電容中負(fù)電荷的增多表示更大的空間電荷區(qū)以及能帶彎曲程度更大，半導(dǎo)體表面從P型轉(zhuǎn)化為N型。） 4.2 MOS結(jié)構(gòu)的平衡能帶圖（表面勢(shì)、功函數(shù)和親和能）及平衡能帶關(guān)系
4.3 柵壓的計(jì)算(非平衡能帶關(guān)系)
4.4 平帶電壓的計(jì)算
4.5 閾值電壓的計(jì)算
4.6 MOS電容的計(jì)算
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