固体电子器件原理2009考试题a卷_answer

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------固体电子器件原理2009考试题A卷_answer贵州大学2008-2009学年第二学期考试试卷A科目名：固体电子器件原理注意事项：1.请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。3.不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。4.满分100分，考试时间为120分钟。一、能

2、带图(27分)1.画出硅pn结零偏、反偏和正偏条件下的能带图，标出有关能量。(9分)2.画出n型衬底上理想的金属-半导体接触（理想金属-半导体接触的含义：金属-半导体界面无界面态，不考虑镜像电荷的作用）的能带图，(a)?m>?s,(b)?m<?s.分别指出该接触是欧姆接触还是整流接触?（要求画出接触前和接触后的能带图）(8分)?m>?s,?m<?s,3.画出p型硅衬底上理想MOS结构（理想MOS结构的含义：栅极材料与衬底半导体无功函数差，栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为理想的介质层）半导体表面处于反型状

3、态时的能带图。(5分)——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------4.重掺杂的n多晶硅栅极-二氧化硅-n型半导体衬底形成的MOS结构，假定氧化层电荷为零。画出MOS结构在平衡态的能带图，说明半导体表面状态。（5分）+二、器件工作机理和概念(35分)1.简述突变空间电荷区近似的概念。(5分)现在以突变pn结为例来

4、研究平衡pn结的特性。我们知道，在p型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子；而在n型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子。于是，在pn结冶金界面的两侧因浓度差而出现了载流子的扩散运动。p区的空穴向n区扩散，在冶金界面的p型侧留下电离的不可动的受主离子;同理，n区的电子向p区扩散，在冶金界面的n型侧留下电离的不可动的施主离子。电离的受主离子带负电，电离的施主离子带正电。于是，随着扩散过程的进行，在pn结界面两侧的薄层内，形成了由不可动的正负电荷组成的非电中性区域。我们把这一区域称为pn结空间电荷区，如图所示。空间电荷

5、的出现，在pn结两侧产生了由正电荷指向负电荷的电场Ebi，即由n区指向p区的电场。这一电场称为自建电场或内建电场。在自建电场的作用下，空间电荷区内n型侧空穴向p区漂移，p型侧电子向n区漂移，同时产生与p区空穴和n区电子的扩散方向相反的“推挡”作用，减弱了浓度差引起的扩散运动对载流子的输运作——————————————————————————————————————-------------------------------------------------------------------------------------

6、-----------用。当扩散运动与自建电场的作用达到动态平衡时，载流子通过pn结界面的净输运为零，空间电荷区的宽度不再变化，自建电场的大小也不再变化。由于自建电场的作用，可近似认为空间电荷区内的自由载流子—电子和空穴被完全“扫出”该区域，只剩下电离受主和电离施主原子，空间电荷区是一个高阻区，所以空间电荷区又称为耗尽区或阻挡层。此外，空间电荷区的边界虽然是缓变的，但计算表明过度区很窄，因此，可近似认为空间电荷区边界是突变的。这两个近似条件，称为突变空间电荷区近似或突变耗尽近似。在突变耗尽近似条件下，如图在-xp到xn之间，没有自

7、由载流子，电阻为无穷大；在-xp和xn的外侧是电中性的；在-xp和xn处，存在一个由电中性区到耗尽区的突变界面。2.简述耗尽层电容和扩散电容的概念。(6分)pn结的耗尽层电容pn结的耗尽层电容，又称势垒电容，在教材中被称为JunctionCapacitance。在耗尽层近似下，当pn结的外加电压变化时，空间电荷区的宽窄跟着发生变化，空间电荷区的电荷也跟着发生变化，如图1所示。这种空间电荷区电荷随外加电压的变化，类似于平板电容器的充放电。也就是说，pn结空间电荷区具有电容效应，称为耗尽层电容。pn结的扩散电容当pn结加上正向直流偏压

8、时，pn——————————————————————————————————————----------------------------------------------------------------------------------