青科大半导体器件电子学2010-20112a(标准答案)

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1、2010-2011学年2学期半导体器件电了学（A）试题标准答拟题学院（系）：信息科学技术7院拟题人：高树静适用专业：集成091〜3书写标准答案人：高树挣（答案要注明各个要点的评分标准）一、名词解释（每小题5分，共30分）1、答：雪崩击穿原理：反向偏压吋，做漂移运动的载流子在经过空间电荷区吋，在电场作用下获得很高的能量，且不断与晶格原子发生碰撞。当电子根空穴能量足够人时，可以将电子激发到导带，形成电子■空穴对，即所谓的碰撞电离。新产生的电子空穴也向相反的方向运动，重新获得能量，通过碰撞产生新的电了■空穴对，即载

2、流了的倍增效应。2、答：当处于杂质饱和电离状态时，半导体中的朵质基本上全部电离，而本征激发可以忽略。3、答：反偏PN结的耗尽层宽度明显依赖于电压。因此工作在放大状态的集电结耗尽层宽度依赖于Vce（或Vcb），该偏压也会影响基区的宽度Xb，称为基区宽度调制。由基区宽度调制效应而引起的Ic随Vce（或Vcb）的变化称为厄利效应。4、答：在MOSFET的栅极加上一定的偏压，使得半导体和氧化物表面的能带不发生弯曲，该电压称为平带电压。5、答：如果所产牛的过剩载流子浓度与热平衡多数载流子浓度相比是很小的，则多子浓度基木

3、不变，而少子浓度等于注入的过剩载流子浓度，称为小注入。6、答：当VGS

4、入信号时的频率。12叭一2加皿《»心（7分）结论：为了提高工作频率或工作速度，沟道长度要短，载流子迁移率要髙。（3分）3、答：当掺入施主杂质后，由于电了浓度增加，使得电了占据能带的能力增强，从而占据高能级的概率增加，使费米能级上移，靠近导带；（2分）当掺入受主杂质后，由于空穴浓度增加，电子浓度降低，使得电子占据能带的能力减弱，从而占据高能级的概率降低，使费米能级下移，靠近价带。（2分）（2分）左图为PN结形成前的能带图，右图为PN结形成后的能带图。PN结形成后的主要变化有：（1）由于整个系统最后达到了热平衡，

5、因此PN结两侧的费米能级是统一的。2分）（2）形成PN结之后，由于空间电荷区的势垒高度，使得P型边一侧的电势要低于N型边一侧的电势。而能带图反映的是电势势能，因此P型边一侧的电子电势高于N型边一侧的电子电势,能带图从P型边一侧到N型边一侧向下弯曲。弯曲的幅度为q叭。（2分）三、计算题（10分）KT.答：（1）由爱因斯坦关系式Dn=/un——=1200x0.025=30srIsqNAB=10,6/cm3,二盯io4/鬲（2分）取基区左边界为0坐标，由PN结定律：nB(0)=nB{)expV8E/KT=104ex

6、p0.5/0.025=4.85xlO12/cm3(3分)0.5xW4Ic=qADnB也型=1.6x10"x0.5x10"x30x竺竺哮=2.32xl0'5A(3Xb——%=2<_]ME(2分)四、综合（每小题15分，共30分）1、答：第一阶段：/二0到/V.•:（5分）乳在P-N结界面x=x„处注入的载流子浓度不断卜•降，注入载流浓度的梯度dp,Jdx^x=x则沿X轴的负方向，于是电流反向。b.注入的非平衡少子的浓度梯度不变，因此反向扩散电流人•为常量。这就解释T当偏压由匕立即变成-匕之后，电流变成反向电流-

7、0的原因C.在x=xn面上pn（x„）仍然大于#“0,因此P-N结两端的电压vd>0［几（£）=几0后1，如图2-21所示。但在这一段时间内，由于几亿）在减小，因此匕也在减小，当t=ts时，可以认为几（£）=几°,即全部注入的非平衡少子被去除完毕，于是结电压为零。第二阶段：t>ts:（5分）Pn（^）

8、在兀=£面上几伉）=0,几⑴达到反向偏压P—N结稳定状态时的分布状况，V=-K,I=-/（）O2、答：在正向有源工作模式F，注入到基区的电子不仅有扩散运动，还有漂移运动。（5分）内建电场的主要作用是缩短了注入电子渡越基区所需要的时间，改善品体管的高频特性；进一步的作用是改善基区的传输因子，减少电子在基区的复合。（5分）Webster效应：在高电平作用下，在基区漂移和扩散运动对电子运输的贡献是相等的。