半导体器件与物理试题

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1、西安电子科技大学考试时间120分钟试题（A）题号一二三四五六总分分数1.考试形式：闭卷；2.本试卷共六大题，满分100分。班级学号姓名任课教师贾新章、游海龙一、(20分)名词解释(1)单边突变结(2)大注入(3)基区自偏压效应(4)发射极电流集边效应(5)小信号(6)雪崩击穿二、(16分)对PN结解连续性方程基于哪几个基本假设得到下述I－V特性？I＝A(请说明实际伏安特性与上述表达式给出的理想伏安特性的主要差别以及导致这些差别的主要原因（只要求说明原因，不要求具体解释）。三、(16分)(1)说明实际双极晶体管共射极电流放大系数β0随直流工作电流IC以及偏置电压VCE变化

2、的趋势。(2)绘制能表现这种变化趋势的IC－VCE输出特性曲线示意图。(3)是哪些物理效应导致β0与IC、VCE有关？（只要说明是什么物理效应，不要求解释）第2页共2页四、(16分)：双极晶体管特征频率与晶体管结构参数的关系如下式所示：fT≈(1)说明分母括号中每一项（注意：不是每个参数）代表什么时常数；(2)结合上述表达式，说明提高双极晶体管特征频率的主要措施。五、(16分)下图是PN结隔离双极集成电路中多发射极条NPN晶体管埋层、隔离、基区、发射区、引线孔（已填充灰色）几个层次的版图图形。(1)说明采用多发射极条结构的优点和缺点。(2)请在版图中标注出埋层、隔离、基

3、区、发射区层次的图形。(3)说明确定发射区图形的长度和宽度、N－外延层的电阻率和外延层厚度时需要考虑什么问题。六、(16分)(1)说明PN结二极管模型和模型参数描述中“面积因子”的含义以及采用“面积因子”的作用；(2)说明PN结二极管模型参数IS、RS、CJ0、TT、BV、IBV的含义。其中哪几个参数的默认值是0、或者无穷大？第2页共2页西安电子科技大学考试时间120分钟试题（A）题号一二三四五六总分分数1.考试形式：闭卷；2.本试卷共六大题，满分100分。班级学号姓名任课教师贾新章、游海龙一、(20分)名词、符号解释(1)单边突变结：若pn结面两侧为均匀掺杂，即由浓度

4、分别为NA和ND的p型半导体和n型半导体组成的pn结，称为突变结。若一边掺杂浓度远大于另一边掺杂浓度，即NA>>ND或ND>>NA，这种pn结称为单边突变结。(2)大注入：注入的非平衡载流子浓度与平衡多子浓度相比拟甚至大于平衡多子浓度的情况称为大注入。(3)基区自偏压效应：基区电流水平流过基区，在有源基区上产生压降，使靠近基极条处的电势与远离基极条处的电势不相等，而发射区掺杂浓度较高，电势相等，从而使EB结上压降不相等，这种效应是由有源基区电阻rb1引起的，称为基区自偏压效应。(4)发射极电流集边效应：由于基区电阻导致的基区自偏压效应，发射结面上不同位置的结压降不相等，

5、离基极近的部分结压降大，注入的电流密度大。而离基极远的部分结压降小，注入的电流密度小。如果情况严重，这一部分结面甚至没有电流注入，使发射结电流集中位于离基极近的发射结边缘处，这一现象称为电流集边效应。(5)小信号：信号幅度很小，满足条件V〈〈(kT/q)=26mv。(6)雪崩击穿：在反向偏置时，势垒区中电场较强。随着反向偏压的增加，势垒区中电场会变得很强，使得电子和空穴在如此强的电场加速作用下具有足够大的动能，以至于它们与势垒区内原子发生碰撞时能把价键上的电子碰撞出来成为导电电子，同时产生一个空穴。新产生的电子、空穴在强电场加速作用下又会与晶格原子碰撞轰击出新的导电电子

6、和空穴……，如此连锁反应好比雪崩一样。这种载流子数迅速增加的现象称为倍增效应。如果电压增加到一定值引起倍增电流趋于无穷大，这种现象叫雪崩击穿。基区穿通：集电结还未发生雪崩倍增时、集电结势垒区就已经扩展到了整个基区（即基区宽度减小到0）的现象夹断压降：沟道夹断时栅上的总电压降（MOS结构的）半导体表面强反型：是半导体表面导电的电子浓度等于衬底多子浓度所对应的状态二、(16分)对PN结解连续性方程基于哪几个基本假设得到下述I－V特性？I＝A(第7页共2页请说明实际伏安特性与上述表达式给出的理想伏安特性的主要差别以及导致这些差别的主要原因（只要求说明原因，不要求具体解释）。答

7、：上述PN结I－V特性是针对符合以下假设条件的理想pn结模型得到的。(a)小注入。指注入的少数载流子浓度比相应各区中平衡多子浓度小得多。在n区中要求∆p<