12年期末考试题B答案 下载本文

成都学院10级“微电子器件”期末考试题B卷(答案)

一、填空题(20分) 1、在N型半导体中,( 电子 )为多数载流子,( 空穴 )为少数载流子。 2、在PN结的空间电荷区中,P区一侧带(负)荷,N区一侧带(正)电荷。

3、势垒电容反映的是PN结的势垒区电离杂质电荷随外加电压的变化率。PN结的掺杂浓度越高,则势垒电容就越(大);外加反向电压越高,则势垒电容就越(小)。

4、为了提高晶体管的基区输运系数,应当使基区宽度(远小于)基区少子扩散长度。

5、晶体管的共发射极直流短路电流放大系数β是指,发射结(正)偏、集电结(零)偏时的(集电极)电流与(基极)电流之比。

6、当(KPmax)降到1时的频率称为最高振荡频率fM 。

7、对于频率不是特别高的一般高频管,提高特征频率fT的主要措施是(减小基区宽度)。

8、MOSFET是利用外加电压产生(电场)来控制漏极电流大小,因此它是(电压 )控制器件。

9、跨导gm反映了场效应管(栅源电压)对(漏极电流)控制能力,其单位是( 西门子) 10、要提高N沟道MOSFET的阈电压VT ,应使衬底掺杂浓度NA(提高),使栅氧化层厚度Tox(增厚)。

二 选择题(10分)

1、当PN结外加正向偏压时,扩散电流(A)漂移电流,当外加反向偏压时,扩散电流(B )漂移电流。 A 大于,B.小于,C等于,D 不定

2、当对PN结外加反向电压时,其势垒区宽度会( A ),势垒区的势垒高度会( C )。 A 变宽, B变窄,C 变高,D 不变

3、P+N结耗尽层宽度主要取决于:B

A p+区浓度 B n区的浓度 C P+区和n区的浓度

4、限制双极结型晶体管最高工作电压的主要因素是:C

A雪崩击穿电压 B基区穿通电压 C雪崩击穿电压和基区穿通电压的较小者

5、对于实际的增强型MOSFET,简单说明阈值电压(VT)包括哪几个部分的电压分量(ABD )(多选) A栅氧化层上的电压Vox,B平带电压VFB ,C源漏电压VDS D 使半导体表面产生强反型层(沟道)所需要的电压2φFP

6. 晶体管基区运输系数主要决定于:C

A基区浓度 B 基区电阻率和基区少子寿命 C 基区宽度和基区少子扩散长度

三、问答题(30分)

1、解释PN结内建电场,缓变基区晶体管内建电场。

PN结内建电场:PN两区接触后,由于浓度差的原因,结面附近的空穴从浓度高的P区向浓度低的N区扩散,留下不易扩散的带负电的电离受主杂质,使得在结面的P区一侧出现负的空间电荷;同样,结面附近的电子从浓度高的N区向浓度低的P区扩散,使结面的N区一侧出现正的空间电荷。扩散运动

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造成了结面两侧一正一负的空间电荷区,空间电荷区中的电场称为内建电场,方向为从带正电荷的N区指向带负电荷的P区。这个电场使空穴与电子发生漂移运动,空穴向P区漂移,电子向N区漂移. 缓变基区晶体管内建电场:以NPN为例,基区空穴浓度的不均匀导致空穴从高浓度处向低浓度处扩散,而电离杂质不动,于是杂质浓度高的地方空穴浓度低于杂质浓度,带负电荷,在杂质浓度低的地方空穴浓度高于杂质浓度,带正电荷,空间电荷的分离就形成了内建电场,这个电场促使注入基区的少子向集电结漂移,与扩散运动方向相同,对基区少子是加速场。

2、分别画出PN结平衡时的能带图;正向偏压,反向偏压时的能带图,势垒区两旁中性区少子浓度分布图

平衡 正偏 反偏

3、降低基区掺杂浓度会对晶体管的各种特性,如?、?、CTE、BVEBO、VA、rbb?等产生什么影响?

??、??、CTE?、BVEBO?、VA?、rbb??

4、什么是双极晶体管基区宽度调变效应,什么是基区穿通效应?

基区宽度调变效应:当Vce增加时,集电结上的反向偏压增大,集电结势垒区宽度增宽。势垒区向 集电区和基区扩展,使得中性基区宽度减小。基区宽度减小使基区少子浓度梯度增加,必然导致电流 放大系数和集电极电流的增大

基区穿通效应:当集电结反向电压增大时,集电结耗尽区向两侧扩展,基区宽度随之减小。基区很薄且掺杂较轻的晶体管,当集电结反偏到某一电压Vpt时,虽没发生集电结的雪崩击穿,但WB以减小到0这时成为基区穿通,Vpt为穿通电压

5、.什么是双极晶体管发射结电流集边效应?

当晶体管的工作电流很大时,基极电流通过基极电阻产生的压降就大,使得发射极电流在发射结上的分布极不均匀,实际上发射极电流的分布是离基极接触越近电流越大,离开基极接触较远的地方电流很快下降到很小值

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6、写出四种类型MOSFET的符号,输出特性和转移特性曲线

7、简述MOSFET进入饱和区后,漏极电流不饱和的原因 有效沟道长度调制效应

漏区静电场对沟道区的反馈作用

8、简述MOSFET击穿电压的类型和产生的原因

漏源击穿电压,雪崩击穿电压和穿通电压的较小者 栅源击穿电压,栅氧化层的击穿,永久性的损坏

三、计算题(30分)

1、某突变PN结的NA?1?1018cm?3,ND?1?1016cm?3,试求pp0、np0、nn0和pn0的值,并求当外加0.5V正向电压时的pn(xn)和np(?xp)的值。

ni2pp0?NA?1?10cm,np0??2.25?102cm?3,NA18?3nn0?ND?1?1016cm?3,当外加0.5V正向电压时,

pn0?n?2.25?104cm?3ND2i

?qV?12?3pn(xn)?pn0exp???5.06?10cm,?kT??qV?10?3np(?xp)?np0exp???5.06?10cm?kT?

2、某均匀基区晶体管的WB?1.5μm,LB?15μm,R口E?20?,R口B1?2000?,求该晶体管的?和?。

WB2R口E11??1?2??1???0.98502LBR口B1200100????65.71??3

3、有一个处于饱和区的N沟道MOSFET,当VGS1 = 3V时测得IDsat1 = 3mA ,当VGS2 = 4V时测得IDsat2 = 12mA,试求该MOSFET的阈电压VT和增益因子β之值。 解如下联立方程:

?2?I?V?V????Dsat12GS1T ??2?I?VGS2?VT?Dsat2???2将已知的VGS1、IDsat1和VGS2、IDsat2的值代入,得:VT = 2V,β = 6mAV-2。

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