半导体器件物理习题与参考文献

(1)求在VR?1和5V时的二极管的电容。

(2)计算用此变容二极管及L?2mH的储能电路的共振频率。

(注:mil(密耳)为长度单位,1mil?10?3in(英寸)?2.54?10?5m) 2-16.用二极管恢复法测量P?N二极管空穴寿命。

(1)对于If?1mA和Ir?2mA,在具有0.1ns上升时间的示波器上测得

ts?3ns,求?p。

(2)若(a)中快速示波器无法得到,只得采用一只具有10ns上升时间较慢的示

波器,问怎样才能使测量精确?叙述你的结果。 2-17.P?N结杂质分布Na=常数,Nd?Nd0e?xL,导出C?V特性表达式。

2–18.若P?N二极管N区宽度wn是和扩散长度同一数量级,推导小信号交流空穴分布

和二极管导纳,假设在x?wn处表面复合速度无限大。

??2–19.一个硅二极管工作在0.5V的正向电压下,当温度从25C上升到150C时,

计算电流增加的倍数。假设I?I0eV2VT,且Io每10?C增加一倍。

?2–20.采用电容测试仪在1MHZ测量GaAs PN结二极管的电容反偏压关系。下面是从

0—5V每次间隔

1V测得的电容数据,以微法为单位:19.9,17.3,15.6,14.3,213.3,12.4,11.6,11.1,10.5,10.1,9.8。计算?0和Nd。二极管的面积为

4?10?4cm2。

2-21. 在If?0.5mA,Ir?1.0mA条下测量PN长二极管恢复特性。得到的结果

是 tS=350ns。用严格解和近似公式两种方法计算?p。

62–22.在硅中当最大电场接近10V/cm时发生击穿。假设在P侧Na?1020cm?3,为

?要得到2V的击穿电压,采用单边突变近似,求N侧的施主浓度。

2–23.对于下图中的P?v?N二极管,假设P和N区不承受任何外加电压,证明

2A?mqBNvWi?B?exp(?)?1?exp(?)??1 雪崩击穿的条件可表示为2qNvB??m?m?????P+ Nd?Na

v N? ? w?wi ?m

参考文献

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习题

3–1.(1)画出PNP晶体管在平衡时以及在正向有源工作模式下的能带图。

(2)画出晶体管的示意图并表示出所有的电流成分,写出各极电流表达式。 (3)画出发射区、基区、集电区少子分布示意图。 3–2.考虑一个NPN硅晶体管,具有这样一些参数:xB?2?m,在均匀掺杂基区

Na?5?1016cm?3,?n?1?s,A?0.01cm2。若集电结被反向偏置,InE?1mA,

计算在发射结基区一边的过量电子密度、发射结电压以及基区输运因子。 3–3. 在习题3–2的晶体管中,假设发射极的掺杂浓度为10cm,xE?2?m,

18?3?pE?10ns,发射结空间电荷区中,?0?0.1?s。计算在InE?1mA时的发射效

率和hFE。

3-4.(1)根据公式(3-19)或(3-20),证明对于任意的

变成

xBLn值,公式(3-41)和(3-43)

DnxDPE] a11??qAn[(cothB)?NaLnLnNdExE2iqADnni2xa12?a21?cschB

NaLnLn a22??qAni[

(2)证明,若

3–5.证明在有源区晶体管发射极电流–电压特性可用下式表示

2DnDPCx(cothB)?] NaLnLnNdCLPCxB。 Ln<<1,(a)中的表达式约化为(3-41)和(3-43)

IE?qAniWEVE/VTIEB0eVE/VT+e其中IE0为集电极开路时发射结反向饱和电流。

1??F?R2?0提示:首先由EM方程导出IF0?

IEB0。

1??F?R 3–6.(1)忽略空间电荷区的复合电流,证明晶体管共发射极输出特性的精确表达式为

-VCE?VTlnIR0(1??F?R)??FIB?IC(1??F)?+VTlnR

IF0(1??F?R)?IB?IC(1??R)?F提示:首先求出用电流表示结电压的显示解。

(2)若IB>>IE0且?FIB??IR0(1??F?R),证明上式化为

VCE?VTln?F?R1?R?IC/IBhFER, 其中hFEF?,hFER?.

1?IC/IBhFEF1??F1??R?xL3-7.一个用离子注入制造的NPN晶体管,其中性区内浅杂质浓度为Na?x??N0e中N0?2?10cm,l?0.3?m。

(1)求宽度为0.8?m的中性区内单位面积的杂质总量; (2)求出中性区内的平均杂质浓度;

18?3,

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