半導(dǎo)體器件與物理試題

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1、西安電子科技大學(xué)考試時(shí)間120分鐘試題（A）題號(hào)一二三四五六總分分?jǐn)?shù)1.考試形式：閉卷；2.本試卷共六大題，滿分100分。班級(jí)學(xué)號(hào)姓名任課教師賈新章、游海龍一、(20分)名詞解釋(1)單邊突變結(jié)(2)大注入(3)基區(qū)自偏壓效應(yīng)(4)發(fā)射極電流集邊效應(yīng)(5)小信號(hào)(6)雪崩擊穿二、(16分)對(duì)PN結(jié)解連續(xù)性方程基于哪幾個(gè)基本假設(shè)得到下述I－V特性？I＝A(請(qǐng)說(shuō)明實(shí)際伏安特性與上述表達(dá)式給出的理想伏安特性的主要差別以及導(dǎo)致這些差別的主要原因（只要求說(shuō)明原因，不要求具體解釋）。三、(16分)(1)說(shuō)明實(shí)際雙極晶體管共射極電流放大系數(shù)β0隨直流工作電流IC以

2、及偏置電壓VCE變化的趨勢(shì)。(2)繪制能表現(xiàn)這種變化趨勢(shì)的IC－VCE輸出特性曲線示意圖。(3)是哪些物理效應(yīng)導(dǎo)致β0與IC、VCE有關(guān)？（只要說(shuō)明是什么物理效應(yīng)，不要求解釋）第2頁(yè)共2頁(yè)四、(16分)：雙極晶體管特征頻率與晶體管結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系如下式所示：fT≈(1)說(shuō)明分母括號(hào)中每一項(xiàng)（注意：不是每個(gè)參數(shù)）代表什么時(shí)常數(shù)；(2)結(jié)合上述表達(dá)式，說(shuō)明提高雙極晶體管特征頻率的主要措施。五、(16分)下圖是PN結(jié)隔離雙極集成電路中多發(fā)射極條NPN晶體管埋層、隔離、基區(qū)、發(fā)射區(qū)、引線孔（已填充灰色）幾個(gè)層次的版圖圖形。(1)說(shuō)明采用多發(fā)射極條結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺

3、點(diǎn)。(2)請(qǐng)?jiān)诎鎴D中標(biāo)注出埋層、隔離、基區(qū)、發(fā)射區(qū)層次的圖形。(3)說(shuō)明確定發(fā)射區(qū)圖形的長(zhǎng)度和寬度、N－外延層的電阻率和外延層厚度時(shí)需要考慮什么問(wèn)題。六、(16分)(1)說(shuō)明PN結(jié)二極管模型和模型參數(shù)描述中“面積因子”的含義以及采用“面積因子”的作用；(2)說(shuō)明PN結(jié)二極管模型參數(shù)IS、RS、CJ0、TT、BV、IBV的含義。其中哪幾個(gè)參數(shù)的默認(rèn)值是0、或者無(wú)窮大？第2頁(yè)共2頁(yè)西安電子科技大學(xué)考試時(shí)間120分鐘試題（A）題號(hào)一二三四五六總分分?jǐn)?shù)1.考試形式：閉卷；2.本試卷共六大題，滿分100分。班級(jí)學(xué)號(hào)姓名任課教師賈新章、游海龍一、(20分)名詞、

4、符號(hào)解釋(1)單邊突變結(jié)：若pn結(jié)面兩側(cè)為均勻摻雜，即由濃度分別為NA和ND的p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的pn結(jié)，稱為突變結(jié)。若一邊摻雜濃度遠(yuǎn)大于另一邊摻雜濃度，即NA>>ND或ND>>NA，這種pn結(jié)稱為單邊突變結(jié)。(2)大注入：注入的非平衡載流子濃度與平衡多子濃度相比擬甚至大于平衡多子濃度的情況稱為大注入。(3)基區(qū)自偏壓效應(yīng)：基區(qū)電流水平流過(guò)基區(qū)，在有源基區(qū)上產(chǎn)生壓降，使靠近基極條處的電勢(shì)與遠(yuǎn)離基極條處的電勢(shì)不相等，而發(fā)射區(qū)摻雜濃度較高，電勢(shì)相等，從而使EB結(jié)上壓降不相等，這種效應(yīng)是由有源基區(qū)電阻rb1引起的，稱為基區(qū)自偏壓效應(yīng)。(4)發(fā)射極電

5、流集邊效應(yīng)：由于基區(qū)電阻導(dǎo)致的基區(qū)自偏壓效應(yīng)，發(fā)射結(jié)面上不同位置的結(jié)壓降不相等，離基極近的部分結(jié)壓降大，注入的電流密度大。而離基極遠(yuǎn)的部分結(jié)壓降小，注入的電流密度小。如果情況嚴(yán)重，這一部分結(jié)面甚至沒(méi)有電流注入，使發(fā)射結(jié)電流集中位于離基極近的發(fā)射結(jié)邊緣處，這一現(xiàn)象稱為電流集邊效應(yīng)。(5)小信號(hào)：信號(hào)幅度很小，滿足條件V〈〈(kT/q)=26mv。(6)雪崩擊穿：在反向偏置時(shí)，勢(shì)壘區(qū)中電場(chǎng)較強(qiáng)。隨著反向偏壓的增加，勢(shì)壘區(qū)中電場(chǎng)會(huì)變得很強(qiáng)，使得電子和空穴在如此強(qiáng)的電場(chǎng)加速作用下具有足夠大的動(dòng)能，以至于它們與勢(shì)壘區(qū)內(nèi)原子發(fā)生碰撞時(shí)能把價(jià)鍵上的電子碰撞出來(lái)成為

6、導(dǎo)電電子，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)空穴。新產(chǎn)生的電子、空穴在強(qiáng)電場(chǎng)加速作用下又會(huì)與晶格原子碰撞轟擊出新的導(dǎo)電電子和空穴……，如此連鎖反應(yīng)好比雪崩一樣。這種載流子數(shù)迅速增加的現(xiàn)象稱為倍增效應(yīng)。如果電壓增加到一定值引起倍增電流趨于無(wú)窮大，這種現(xiàn)象叫雪崩擊穿。基區(qū)穿通：集電結(jié)還未發(fā)生雪崩倍增時(shí)、集電結(jié)勢(shì)壘區(qū)就已經(jīng)擴(kuò)展到了整個(gè)基區(qū)（即基區(qū)寬度減小到0）的現(xiàn)象夾斷壓降：溝道夾斷時(shí)柵上的總電壓降（MOS結(jié)構(gòu)的）半導(dǎo)體表面強(qiáng)反型：是半導(dǎo)體表面導(dǎo)電的電子濃度等于襯底多子濃度所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)二、(16分)對(duì)PN結(jié)解連續(xù)性方程基于哪幾個(gè)基本假設(shè)得到下述I－V特性？I＝A(第7頁(yè)共2頁(yè)請(qǐng)

7、說(shuō)明實(shí)際伏安特性與上述表達(dá)式給出的理想伏安特性的主要差別以及導(dǎo)致這些差別的主要原因（只要求說(shuō)明原因，不要求具體解釋）。答：上述PN結(jié)I－V特性是針對(duì)符合以下假設(shè)條件的理想pn結(jié)模型得到的。(a)小注入。指注入的少數(shù)載流子濃度比相應(yīng)各區(qū)中平衡多子濃度小得多。在n區(qū)中要求?p<

8、耗盡層中的載流子產(chǎn)生和復(fù)合作用。因此電子和空穴電流在通過(guò)耗盡層過(guò)程中保持不變。(d)在有外加電壓作用的情況下