2009微电子器件试卷答案.

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1、学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学二零九至二零一零学年第一学期期末考试微电子器件课程考试题A卷（120分钟）考试形式：闭卷考试日期2010年7月10日课程成绩构成：平时10分，期中10分，实验10分，期末70分一二三四五六七八九十合计复核人签名得分签名得分分一、填空题（共30分，每空1分）1、PN结中P区和N区的掺杂浓度分别为和,本征载流子浓度为，则PN结内建电势的表达式。2、对于单边突变结结，耗尽区主要分布在N区，该区浓度越

2、低，则耗尽区宽度值越大，内建电场的最大值越小；随着正向偏压的增加，耗尽区宽度值降低，耗尽区内的电场降低，扩散电流提高；为了提高结二极管的雪崩击穿电压，应降低N区的浓度，这将提高反向饱和电流。【解析】第7页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……3、在设计和制造晶体管时，为提高晶体管的电流放大系数，应当增加发射区和基区的掺杂浓度的比值，降低基区宽度。【解析】4、硅平面工艺中，常采用杂质扩散工艺制造PN结。从表面到冶金结面处的距离，称为结深。

3、由于扩散工艺形成的实际扩散结，其杂质分布既非突变结，也非线性缓变结，而是余误差分布或高斯分布。5、势垒区电容反映势垒区边缘的电离杂质电荷随外加电压的变化；扩散电容反映的是中性区的非平衡载流子电荷随外加电压的变化；变容二极管是使用的势垒电容。6、PN结反向饱和电流随结温升高而升高。MOSFET导通状态下，饱和输出电流随半导体温度增加升高而降低，这主要是由于迁移率下降造成的。解析：对于同一种半导体材料和相同的掺杂浓度，温度越高，则越大，反向饱和电流就越大在，所以J具有正温度系数。7、对于硅材料，结的主要击穿机理是隧道

4、击穿，结的主要击穿机理是雪崩击穿第7页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……。其中，雪崩击穿是由于碰撞电离现象所造成的，雪崩击穿的判定条件是满足表达式或雪崩倍增因子为。【解析】包括雪崩作用在内的流出势垒区的总电流与流入势垒区的原始载流子电流之比称为雪崩倍增因子。用M来表示。8、双极型晶体管的基区和发射区可以采用不同的半导体材料，使基区材料的禁带宽度小于发射区的禁带宽度时，将获得更大的注入效率。9、短沟道MOSFET漏极电流饱和是由于载流

5、子速度饱和，随着沟道长度缩短，阈值电压降低。长沟道MOSFET漏极电流饱和是由于沟道夹断。10、场效应晶体管饱和区的漏源电导在理想情况下是趋于零的，但实际上由于有效沟道长度调制效应和漏区静电场对沟道区的反馈作用，漏源电导通常略大于零。11、当MOSFET器件按照恒场法则等比例缩小K倍时，器件的最高工作频率将提高K倍，阈值电压缩小到1/K，漏极电流缩小到1/K，总的栅电容将缩小到1/K，跨导将不变，功耗延迟积将缩小到1/K。得分分二、问答题（共30分，共5题，每题6分）1、说明PN结二极管为什么具有整流特性？肖特基

6、势垒二极管和PN结二极管有均具有整流特性，比较两种器件的异同。答：Pn结二极管正向电流主要由多子电流，电流随外加电压迅速增大；反向电流主要由少子形成电流，电流随着外加电压变化很小，且电流很小，故具有整流特性。肖特基势垒二极管是多子（单极）器件，开关速度快，反向泄漏电流大；PN结二极管存在少子存储效应，开关速度慢，但反向泄漏电流小。2、什么是厄尔利效应，什么是基区穿通？简述减小厄尔利效应的方法，并说明这些方法对其他电参数的影响。答：当增加时，集电结上的反向偏压增加，集电区势垒区宽度变宽。势垒区的右侧向中性集电区扩展

7、，左侧向中性基区扩展。这使得中性基区的宽度减小。基区宽度的减小使基区少子浓度梯度增加，必然导致电流放大系数和集电极电流的增大。这就是基区宽度调变效应（也称为厄尔利效应）。为减小厄尔利效应，应增大基区宽度，减小集电结耗尽区在基区内的宽度，即增大基区掺杂浓度。3、在实际工作中，一般是怎样测量双极型晶体管的特征频率的？第7页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……答：在实际测量晶体管的特征频率时，一般并不需要按的定义使下降到1时的频率，而是在的

8、频率范围内测量值，然后利用和就可以根据测试频率f和所测得的计算出：式中，而,这样可以降低对测量仪器和信号源的要求。4、对于长沟道MOSFET，当沟道长度缩短为原来的一半，而其它尺寸，掺杂浓度、偏置条件等都保持不变时，与原来相比，说明下列参数发生什么变化:阈值电压、饱和漏极电流,跨导和沟道电导。答：阈值电压保持不变，饱和漏极电流降低50%，沟道电导增加一倍，跨导降低50%。