[精品]半导体器件物理 思考题.doc

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1、(1)对于半导体：①提高n型半导体的施主掺入浓度，问：电了浓度和空穴浓度分别是增加还是减小？为什么？②提高半导体的掺杂浓度，问：半导体元器件的最高工作温度是增大还是降低？为什么？(2)对于图中的(a)、(b)半导体：①分别处于什么状态(热平衡状态还是非平衡状态)？②其屮的掺杂浓度分别均匀与否？③分别是否存在电场(若存在的话，是内建电场还是外加电场)？(a)(b)(3)为什么半导体中数量很小的少数载流子可能会起很大的作用？(4)晶体管共发射极组态和共集电极组态的放大原理分别是？(5)为什么BJT的很小基极电流，可以输出很大的集电极电流？(6)对于npn-

2、BJT：①减小基区宽度的主要好处和坏处分别有哪些？②增大基区掺杂浓度的主要好处和坏处分别有哪些？（1）对于半导体：①根据载流子的热平衡条件，提高n型半导体的施主掺入浓度，则电子浓度增大，空穴浓度减小；②提高半导体的掺杂浓度，则半导体元器件的最高T作温度升高,因为本征化的温度（电了浓度二空穴浓度时的温度）升高了的缘故。（2）对于图（a）：Fermi能级拉平一热平衡状态；导带底和价带顶倾斜一存在电场；导带底或者价带顶与Fermi能级的距离各点不同一掺杂浓度不同，即是掺杂不均匀的半导体一内建电场。这说明：热平衡半导体屮也可以存在电场！对于图（b）：Fermi

3、能级倾斜一非平衡状态（有外加作用）；导带底和价带顶倾斜一存在电场；导带底或者价带顶与Fermi能级的距离各点相同〜半导体的掺杂均匀一无内建电场，则有外加电场。实际上，这时只有准Fenni能级概念。（3）主要有三个方面的原因：①虽然少数载流了的数量很小，但是由于它们可以形成很大的浓度梯度，则能够产生很大的扩散电流（有可能大于多数载流子的標移电流）；”结以及双极型器件的T作电流（不管是大的正向电流、还是小的反向电流）就都是少数载流了电流。②少数载流了浓度与温度具有指数函数的关系，当温度升高时，将很快增多，从而会对器件的性能（例如“结反向饱和电流）及其稳定性

4、产生很大的影响。③注入（小注入）到半导体屮的非平衡载流了主要是少数载流了，而非平衡载流了的产生、复合及其运动，是微电了器件和光电子器件工作的基础。正因为少数载流了对半导体器件可以起很大的作用，所以关系到少数载流了基木特性的参最——寿命和扩散系数，也就自然会对半导体器件的性能具有很大的影响。（4）参考课件（5）BJT是电流控制器件，即很小的基极电流可以控制很大的集电极电流。实际上，BJT的集电极电流近似等于发射极电流，因为发射极电流是越过发射结势垒的电流，所以发射结势垒高度的很小变化就可以引起发射极电流和集电极电流的很大变化;而发射结势垒高度变化时，基极

5、电流也会发生相应的变化（由于基极电流中包含有越过发射结势垒的电流成分）,但是作为横向流动、多数载流了电流的基极电流，总的来说是很小的（等于发射极电流与集电极电流Z差），所以基极电流的变化也相应的很小。总Z通过发射结势垒高度的变化，很小的基极电流即可引起很大的发射极电流和集电极电流。（6）对于npn-BJT：%1减小基区宽度的主要好处：提高电流放大系数；减短基区渡越时间一提高特征频率；减少基区少了存储数量一缩短存储时间，提高开关速度。减小基区宽度的主要坏处:基极电阻增大f势垒电容充放电时间常数增大〜影响到频率和速度的提高，易于引起发射极电流集边效应邙艮制

6、工作电流），使热噪声增加；容易发生基区穿通-＞限制最高工作电压；Early效应增大一输出交流电阻减小一器件的电压增益下降。%1增大基区掺杂浓度的主要好处:基极电阻减小一势垒电容充放电时间常数减小〜提高工作频率和速度，不容易引起发射极电流集边效应，使热噪声降低；Early效应减小一输出交流电阻增大一器件的电压增益提高；Kirk效应减小一提高特征频率和嚴大集电极电流。增大基区掺杂浓度的主要坏处：减小发射结注射效率一电流放大系数下降；降低集电结击穿电压。