微电子值得参考的问题.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流微电子值得参考的问题.精品文档.l 为什么位错（线）不能终止于晶体内部，而一定会在表面露头？【答】位错是线状缺陷，是晶体的已滑移区与未滑移区的交界线（两个滑移面只能相交于一条线）；滑移面是一定的晶面，晶面发生滑移时不可能停止在晶体内部，即不能只有晶面的一部分滑移（否则能量太高）。因此作为滑移面的交线位错线也就不可能终止于晶体内部。不过，有一种环状的位错位错环可以完全处在晶体内部；只是位错环的内、外分别是已滑移区和未滑移区。l skai20082009问：半导体的平均电离能和禁带宽度的区别怎样？（例如，硅的禁带宽度是1.12eV，平均碰撞电离能

2、为3.62eV。）【答】这个问题与本征激发的机理有关，因为电离的本质就是本征激发。禁带宽度是指利用热激发产生载流子，即热电离，所需要的平均能量。在室温下，载流子的平均热运动能量（kT）约为0.026eV，但由于它们遵从着一定的能量分布规律，则也可以有少量的电子从价带跃迁到导带、而产生出本征载流子热电离。其它形式的电离，如强电场引起的碰撞电离或者其他粒子激发所产生的电离，这些电离所需要的能量就要高于禁带宽度；因为这样产生出来的电子、空穴还具有一定的动能和动量，则能量和动量守恒的要求，就使得它们的电离能至少要比禁带宽度大一倍半多。半导体的雪崩击穿电压就决定于这种平均碰撞电离能（对Si，约为3.62

3、eV）。这里讲的电离，实际上都是价电子从价带跃迁到导带的一种效果，也就是产生载流子的一种作用。因为价电子并不能在整个晶体中自由运动，则不能导电；只有变成为导带的自由电子之后，即已经摆脱了原子实的束缚、并离开了它所属的的原子实之后，才可在整个晶体中运动，即为载流子（留在价带中的空位也是载流子空穴）。l cookieyan90问：在极性半导体中，对载流子的散射，为什么主要是纵光学波、而不是横光学波？【答】导致散射载流子的根本原因是晶体周期性势场之外的附加势场（势能）。在极性半导体中，因为纵光学波能够产生局部正、负电荷的积累，即能够形成局部电场，从而可造成电子势能在空间上的变化附加势能，所以能够散射

4、载流子。而横光学波在半导体中不能产生局部正、负电荷的积累，即不能形成局部电场，从而不能造成电子势能在空间上的变化，即不产生附加势能，所以不散射载流子。l airboy006问：为什么半导体发光器件常用直接带隙半导体材料制作？【答】因为直接能隙半导体材料的载流子辐射复合几率很大，而间接带隙半导体则否。由于直接能隙半导体材料中的电子、空穴复合时，没有动量的改变，则不需要第三者参与，故复合给出的能量都可以发光的形式释放出来发光强度大。但是对于间接能隙半导体中的电子、空穴的复合，有动量的改变，则必须要有第三者（主要是声子）参与（这才能满足动量守恒定律），故必将有很大一部分能量被第三者携带走了，即几乎成

5、为了非辐射复合，从而就几乎不能发光、或者发光强度非常低。所以发光器件常常采用发光强度较大的直接带隙半导体材料来制作。（注：实际上，有的间接带隙半导体材料也可以用来制作发光器件，例如GaP；虽然GaP是间接带隙半导体，但若在其中掺入一点所谓等电子杂质之后，即可大大提高其发光效率。）l ljl憨问：如何理解绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近？【答】只有对于金属中的简并电子，才是绝对零度时和常温下的平均动能十分相近。因为当温度升高时，只有Fermi能级附近（2kT）范围内的电子才能发生状态的变化，能量有所增大，其余大多数电子的状态、因而能量并无改变，所以总的动能的变化也就不大相近。但是，对于一

6、般的半导体而言，情况将有所不同！因为这时有可能发生本征激发。l sunjun2012问：半导体中的载流子为什么通常都可以把它们看成是具有一定有效质量的经典粒子?【答】在外场变化剧烈、其波长不能远大于晶格常数的话，就需要考虑电子的量子效应了，经典近似即失效。而对于晶体中的电子，一般都满足该经典近似条件，故可以采用有效质量概念。实际上，能够采用有效质量，也就是意味着电子的能量与其速度或者波矢的平方成正比（抛物线关系）电子是经典自由粒子。但是也不是所有的能带电子都能够使用有效质量，实际上只有对于处在能带极值（导带底和价带顶）附近的电子和空穴才可以（能量与波矢之间存在抛物线关系），而对于能带中部处的载

7、流子，因为能量很高，偏离了抛物线关系，有效质量没有意义。这就意味着，只有能带极值附近的电子才可以看作为经典自由电子。l lianmushui问：半导体中有效质量无限大有什么物理意义？【答】有效质量是用来把晶体电子经典化的一个物理量，只有对能带极值附近的电子才有效这些电子具有一定的有效质量；而对能带中部的那些电子，并不能当作为经典电子，故这时有效质量为无穷大有效质量无意义。总之，有限值的有效质量只能应用于能带极值（能带顶和能带底）处的电子；而无穷大的有效质量实际上不存在、也没有意义。l yumengyao720问：不同厚度、不同掺杂类型的半导体材料的光吸收系数都相同吗？【答】不同厚度、不同掺杂类

8、型、不同密度、不同表面状况等的半导体材料，它们的光吸收系数都不相同。顺便说一句，因为光吸收系数与材料的介电常数虚部直接有关，所以不同厚度、不同掺杂浓度和不同密度的材料，其介电常数也将不相同。l 杂质在半导体中的主要作用有哪些？【答】施主和受主：提供载流子；重金属杂质：形成产生、复合中心，影响少数载流子寿命；电离杂质：形成散射载流子的中心，影响载流子的迁移率和扩散系数；过多的杂质会产生沉淀，导致缺陷和复合中心以及散射中心等；杂质会改变半导体的折射率和介电常数；某些杂质可影响半导体的力学、化学性质；等电子杂质：可以提高间接能隙半导体的发光效率。l 1002898748问：对半导体性能都有很大影响的

9、外界因素有哪些？【答】对半导体性质影响最大的是温度：禁带宽度与温度有关；载流子浓度更是与温度有关；载流子迁移率也与温度有关；半导体的体积等也与温度有关（热膨胀）。光照影响：产生非平衡载流子，引起光电导等。压力影响：产生压阻效应等。接触影响：形成p-n结、金属-半导体接触等。电场影响：产生表面或者体内场效应，产生场致发射等。磁场影响：Hall效应等。（半导体的Hall效应远大于金属。）气氛影响：表面状态与气氛有很大关系。l 造成半导体器件热不稳定性的重要因素是什么？【答】从半导体的根本性质上来说，造成半导体器件热不稳定的重要因素主要有两个：（1）半导体禁带宽度与温度有关（一般，随着温度的升高而减

10、小）；（2）载流子浓度与温度有关，特别是少数载流子浓度与温度有很大的关系随着温度的升高而指数式增大。载流子浓度与温度的关系决定于杂质电离和本征激发两种过程。由于这两个因素，就使得半导体器件的工作电流和压降等重要特性，将随着温度而有不同程度的变化。l star2002sun问：当晶体管的发射结反偏、集电结正偏时，该晶体管处于何种状态？【答】为反向放大状态，但是因为晶体管结构的关系（发射结面积小于集电结面积），这时的电流放大系数很小，故一般不用；只是在某些特殊情况下才会用到。l 温度升高时，为什么会导致晶体管的发射结电压降低？【答】晶体管的发射结正向压降与发射结的势垒高度直接有关，势垒越低，电压就

11、越小。当温度升高时，半导体的Fermi能级都要向禁带中央移动，同时禁带宽度也变窄。而晶体管发射结的势垒高度是等于两边的p型和n型半导体的Fermi能级之差，则随着温度的升高，势垒高度降低，从而导致发射结的正向压降减小。l 在制作集成电路中的双极型晶体管时，为什么n型集电区的引线孔区域要重掺杂？【答】因为晶体管集电区的电阻率较高（为了满足较高击穿电压的要求），当金属与这种高阻半导体接触时就会形成整流的Schottky接触，而不是Ohm接触。因此，通过重掺杂来使得集电极的金属-半导体接触的势垒厚度很薄，以致能够产生隧道效应，从而破坏了Schottky接触的整流性能，故获得了Ohm接触。l 双极型器

12、件可以通过并联来增大电流吗？【答】原则上不可以直接并联。因为p-n结二极管、BJT和可控硅等双极型器件，其电流具有正温度系数；如果直接并联的话，就容易产生电流分配的不平衡，造成温升的不同，则很容易被烧坏。如果实在需要并联的话，可以在每一个器件上都串联一个平衡电阻之后，再进行并联；不过这样并联之后，就会额外多消耗一些能量。 l 怎样区分BJT的饱和导通与放大导通状态？【答】在BJT饱和导通状态时，输出集电极电流等于常数（即不与基极电流成正比，而只决定于负载电阻和电源电压），这时输出电流不受输入端电压和端电流的控制；并且这时集电极输出电压近似为0。在放大导通状态时，输出集电极电流比例于基极电流，比

13、例系数就是电流放大系数；这种状态的输出电流可以通过输入电压或者基极电流来控制。这时若进一步增大输入电流，即可使晶体管进入到饱和导通状态。l wusee4556问：半导体薄膜能不能采用直流磁控溅射来制备？【答】不能采用磁控溅射来制备半导体薄膜，有两个方面的原因：因为半导体材料的导电性能一般都不好，则当采用直流磁控溅射时，会在靶面形成很高的电压、很小的电流，很容易产生灭弧，使得溅射难以进行下去。因此，直流磁控溅射一般是用来制备金属薄膜。因为半导体薄膜通常要求是完整性很好的晶体，而直流磁控溅射是一种非平衡的晶体生长技术，得到的是多晶薄膜，难以得到很好的晶体（除非再进行若干步骤的热处理），所以不能用来

14、制备半导体薄膜。l dowgula问：新型半导体材料AlN的晶格结构与物理特性怎样？【答】AlN的晶格结构是铅锌矿结构（六方对称性的晶体）。物理特性：比重3.32g/cm3；熔点2750；相对介电常数8.5（静态），4.6（高频）；具有直接跃迁能带结构；禁带宽度6.2eV；.等。l chrisiguy问：半导体器件温度升高为什么会失效？【答】关键是任何半导体器件都存在一个最高工作温度，该温度由两个方面的因素来决定：一是半导体本征化，二是器件性能劣化。一般，最高工作温度主要受限于半导体的本征化温度。任何型号的半导体在高温时都将转变为本征半导体本征化，结果使得p-n结消失；而现在几乎所有的器件都有

15、p-n结（MOS器件中也有源、漏p-n结），因此高温时半导体器件会失效。对于某些半导体器件，在还没有出现由于半导体本征化而引起的失效时，器件性能就已经劣化到不能使用的程度了（例如反向电流大大增加），那么这时器件的最高工作温度还将有所降低。l asdf89521问：晶闸管与二极管在外特性上有什么区别？【答】晶闸管与二极管在外特性上的主要区别，就是晶闸管具有正向阻断功能，即正向电压下存在两个状态正向小电流、高电压状态和正向低电压、大电流状态，利用这两个状态即可实现开关功能。而一般的二极管，正向特性是指数式上升的低电压、大电流状态，不存在负电阻所造成的阻断状态。l uil315问：电介质材料中的压电

16、性、铁电性与热释电性是如何产生的？这三种材料从晶体结构的角度看有何特点？【答】压电晶体的结构是不具有对称中心。铁电晶体也具有压电性，它的晶体结构也不具有对称中心；铁电体一定是离子性晶体，是具有自发极化的一种压电体，但并不是所有的压电体都是铁电体。热释电体也是一种压电体，晶体结构同样不具有对称中心；温度变化可以引起极化强度改变，但不一定所有的压电体都是热释电体，有的铁电体也是热释电体。总之，压电体、铁电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体。l 仁然晴好881437问：以Si为例，CZ、FZ晶体生长技术有何异同？ 【答】CZ是直拉法，就是首先把多晶硅置于坩埚内加热熔化，然后采用小的结晶“种子”籽晶

17、，再慢慢向上提升、结晶，获得大的单晶锭。FZ是水平区域熔化生长法，就是水平放置、采用感应线圈加热、并进行晶体生长的技术。这种方法很容易在区域提纯的基础上来进行晶体生长。l FPP198715问：为什么FET共源放大电路的电压增益要比BJT共射放大电路的小得多？【答】主要是由于BJT的跨导很大。因为BJT的输出电流与输入电压之间有指数函数的关系，所以很小的电压变化即可引起很大的电流变化跨导很大。而FET的输出电流与输入电压之间的关系是抛物线关系，所以它的跨导就比BJT的小得多。l wcc19901113问：肖特基二极管和快恢复二极管的开关损耗哪个大? 【答】因为肖特基二极管是金属与半导体接触构成

18、的器件，则串联电阻很小，并且正向电压较低（势垒高度较低所致），所以导通损耗较小；同时肖特基二极管是一种多数载流子工作的器件，开关速度很快（没有少数载流子的存储效应），则动态功耗很小。总之，肖特基二极管的开关损耗很小。而快恢复二极管是少数载流子器件，开关速度较低（有少子存储效应之故），而且正向电压较大（因为势垒高度较大和串联电阻较大之故），所以开关损耗相对来说也就要比肖特基二极管的大一些。l 穿越上古问：肖特基二极管可用快恢复二极管代换吗？【答】因为肖特基的正向电压较低、开关速度很快，则总的功耗较低。与肖特基二极管相比，快恢复二极管的正向电压较高（大约高0.3伏）、反向恢复时间较长，则代替肖特基

19、二极管使用后，将会使工作电流减小、动态功耗增大、导通损耗增大，从而导致发热厉害，将会影响电路的性能以及稳定性和可靠性。l 晶格扩散与晶界扩散的区别怎样？【答】在完整晶体中，原子的扩散是在晶格的间隙中或者通过代位式来进行的，有时候称为晶格扩散。这种扩散的速度主要决定于杂质原子的种类。例如，施主和受主在Si中的扩散，即使在高温下，扩散也很慢；但Au之类的复合中心杂质，即使在较低温度下，扩散也非常快。而原子在晶粒间界中进行的扩散称为晶界扩散。因为晶粒间界本身就是一种很大的缺陷，所以杂质原子在其中的扩散速度就很快。l 为什么温度对二极管正向特性影响小，而对反向特性影响很大? 【答】因为反向电流与本征载

20、流子浓度的平方成正比，而本征载流子浓度是随着温度的升高而指数式增大的，所以温度对反向电流的影响很大。而正向电流本来就很大，虽然温度的升高会使势垒高度降低、并也导致正向电流增大，但这种影响相对来说却较小。l cwbadu问：描述量子器件与描述传统半导体器件特性的主要理论，是分别基于哪些概念？【答】描述传统半导体器件的主要概念，是在准经典近似条件下的载流子扩散和漂移运动，基本上是经典运动规律（只是引入了有效质量）。这里需要避免因尺寸缩小所带来的量子效应，即是需要防止量子效应的出现。描述量子器件特性的主要理论是基于微观粒子特性的量子效应，例如隧道效应。量子器件是主观能动地需要有意地应用量子效应，而不

21、是避开量子效应。l ses19870908问：加在二极管上的电压由正变到负时，为什么会有一个较大的反向电流？【答】因为二极管在正向导通时，在P-N结势垒区的两边存储有大量的少数载流子；当突然加上反向电压时，这些少数载流子就会向相反的方向运动（扩散），从而形成一个很大的反向电流；只有当全部消失之后，反向电流才会变成0关断。并且在开始的一段时间内，较大的反向电流保持恒定。这是由于少数载流子在反向扩散时的浓度梯度在一段时间内可以保持不变的缘故。l 为什么基于SOI衬底的器件具有抗辐射特性?【答】SOI衬底主要是消除了衬底的寄生电容和寄生晶体管的影响。当有辐照时，就不会出现寄生晶体管，特别是不会产生晶

22、闸管导致的闩锁效应，所以抗辐照能力大大增强了。l 活到死考到死问：半导体掺杂浓度增大了，二极管的少子扩散电流应该增大还是减小？【答】二极管两边半导体的掺杂浓度增大后，二极管的少子扩散电流将有所减小！因为结边缘处的少子浓度是该处平衡载流子浓度的exp（qV/kT）倍；掺杂浓度越高，少子浓度就越小，则注入到边缘处的少子浓度就越小，浓度梯度也越小，所以扩散电流也就越小。注意：正向电流和反向电流都是随着掺杂浓度的提高而减小的。l 一湾清水问：为什么晶体管的输出电阻很大？为什么晶体管的输出回路可看作为一个理想的受控电流源？【答】约为BJT的输出电流主要是受到发射极电流（或发射结电压）的控制（存在指数函数

23、关系），而集电结电压对输出电流的的影响却很小（决定于Early效应的大小），所以输出交流电阻很大（理想情况下为无穷大）。若电流通过一个非常大的电阻，那么该电流就基本上是恒定的恒流源；因为这时电阻的变化对电流的影响可以忽略。而BJT的输出电阻很大，所以输出电流不会因负载的变化而改变，故晶体管是一种恒流源。FET的情况与BJT的类似：输出交流电阻近似为无穷大，可看成为一个恒流源。l yqing1226问：为什么功率场效应晶体管易于并联使用?【答】这个问题与功率场效应晶体管的电流温度系数有关。我们知道，对于场效应晶体管，当饱和电压(Vgs-Vt)较大（即VgsVt）时，输出电流的温度特性将主要决定于

24、沟道中多数载流子的迁移率与温度的关系，则电流具有负的温度系数（温度升高，Ids下降）；而当饱和电压(Vgs-Vt)较小（即VtVgs）时，输出源-漏电流的温度特性将主要决定于阈值电压的温度关系，则电流具有正的温度系数（温度升高，Ids上升）。而对于功率场效应晶体管而言，正好满足VgsVt的条件，所以其输出电流的温度系数为负。从而当把它们并联使用时，如果其中某个晶体管的电流较大、发热厉害，那么该晶体管就会自动地抑制住其电流的增加，从而可避免损害。所以可以把许多功率场效应晶体管的管芯大胆地并联起来，以最大输出电流。相反，BJT是不能并联使用的，因为它们的电流温度系数为正，很容易烧毁。l 29244

25、1221问：为什么二极管的反向截止区的电流又称为反向饱和电流？【答】二极管的反向电流很小，常常称为截止电流，即截止状态的电流。由于理想二极管的反向电流主要是少子扩散电流，原则上只决定于两边的掺杂浓度所形成的浓度梯度，而与外加电压无关，即反向电流是所谓“饱和”的（不随电压而改变），所以又称为反向饱和电流。对于不存在漏电流的Ge二极管，它的反向电流几乎都是少子的扩散电流，所以是典型的反向饱和电流。但是，Si二极管则否，它的反向电流实际上主要是势垒区中复合中心的产生电流，将随着反向电压的增大而增加，即不是饱和的反向电流。但是值得注意，不管是Ge二极管或者Si二极管，它们反向电流的温度关系却都是由少子

26、扩散电流的温度关系来决定的；这就意味着，不管什么样的二极管，其反向电流都将随着温度的升高而指数式增大。l 不确定性原理3问：一个物体带了静电，是否净电荷只是在表面，而不在内部？为什么？ 【答】如果是金属，电荷只是在表面，内部保持为电中性；因为即使内部有电荷，这些电荷也会通过相互排斥而到达表面。若是绝缘体，情况有所不同，则电荷可以处于内部。这就是说，绝缘体内可以不是电中性的存在电场。对于半导体，因为它具有一定的导电性，所以其内部也是电中性的，静电只能分布在表面；但是，如果是非平衡状态，则情况又有所不同，即半导体内部可以存在少数载流子电荷，但不能存在多数载流子电荷，这是由于内部电中性要求的结果。l

27、 一湾清水问：是不是三极管在放大区时，它的集电极输出电流包含有集电结的反向漏电流？【答】集电极总的输出电流是包含了集电结反向漏电流。在电流放大系数的定义中是排除掉了集电结反向电流的；所以输出电流应该为：Ic=Ie+Icbo 或者 Ic=Ib+Iceo晶体管放大的是信号电流和电压，输出电流中的集电结反向电流是无用的，故要求越小越好。l feir52问：为什么在晶体二极管的线性区域，其交流信号压降要比直流压降小得多？【答】这是因为伏安特性曲线的任何一点上的交流电阻很小、直流电阻较大的缘故。交流电阻决定于伏安特性曲线上某点的切线的斜率之倒数。直流电阻决定于伏安特性曲线上某点的电压与电流之比。l zg

28、hrq8810问：对于太阳能电池等光子电器件，半导体材料的电阻率与反向饱和电流的关系怎样？【答】就像p-n结一样，反向饱和电流都是少数载流子扩散电流，决定于少数载流子浓度梯度。半导体电阻率越高，即掺杂浓度越小，亦即平衡多数载流子浓度越小，则平衡少数载流子浓度就越大（它们的乘积等于一个常数本征载流子浓度的平方）；从而，p-n结在反向电压下，这时的少数载流子浓度梯度就越大，则反向饱和电流也就越大。所以，为了减小反向饱和电流，半导体电阻率不能太高。不过，对于Si的p-n结或者太阳电池而言，其反向电流不饱和、并且主要是势垒区中复合中心的产生电流，则电阻率对于其反向电流的影响不明显；但是电阻率对于器件反

29、向电流的温度稳定性却有很大的影响（电阻率越大，稳定性就越差）。所以，为了器件具有较好的温度稳定性，半导体的电阻率也不能选取得太高。总之，像p-n结器件一样，在半导体光电子器件的设计中，半导体材料的电阻率或者掺杂浓度的选取，也是一个值得重视的问题。l 在利用直拉法来生长单晶体时，掺入的硼原子为什么在末端的硼原子浓度要比籽晶处的那一端高？【答】因为杂质硼在固态Si中的溶解度要小于在液态Si中的溶解度（即硼在Si中的分凝系数小于1），所以在拉制Si单晶时会有较多的硼杂质被集中到液态；于是随着晶体的生长，液态中的硼就越来越多，故最后单晶锭末端的硼原子的浓度较高。同样，Al在Si中的分凝系数也小于1，则

30、单晶锭末端的铝原子的浓度也较高。相反，如果杂质的分凝系数大于1（例如Si中氧原子），则所得到的单晶体末端的杂质原子的浓度就较低。各种杂质在Si中的分凝系数如表所列。l 237532062yang问：为什么p-n结两边的电场可以假设为零？【答】这是理想p-n结的假设，即空间电荷、因而内建电场都只是分布在界面的势垒区中，而两边半导体中是电中性的。当有外加电压时，因为势垒区可以近似为耗尽层，电阻很大，则电压可认为基本上就降落在势垒区上，而两边的半导体中没有电压。不过，实际上由于半导体本身总是存在一定的电阻，因此严格说来，在有外加电压时，势垒区两边的半导体中还是有一定的电压和电场的，只是小到可以忽略的

31、程度。l 如何使BJT能够很好地进行开关工作（饱和开关）？【答】所谓“很好地开关工作”，应该包含有两个方面的要求：一是能够顺利地开和关，二是能够快速地开和关。BJT能否顺利地开和关，这主要与晶体管的驱动能力有关，而驱动能力又主要决定于驱动电流（驱动电流越小，就越容易开启）。因为饱和驱动电流为Ib=Vcc/(RL)，则晶体管的放大系数越大，以及负载电阻越大（较大的负载电阻可以使集电结更容易进入0偏和正偏状态状态），晶体管就越容易开关工作。BJT能否快速地开和关，这主要决定于晶体管的开关时间，而其中以关断时间的限制作用为主；在晶体管关断过程中，又以存储时间过程起着决定作用。所以减短存储时间是提高开

32、关速度的一个主要措施。总之，很好的开关晶体管，应该是具有一定放大功能和很短存储时间的晶体管。l opp563问：在三极管的共射级接法中，晶体管输出电阻Rc和负载电阻Rl各有什么作用？若没有Rl和Rc的话，会对电路有什么影响？【答】在晶体管应用电路中，晶体管的实际输出电阻是等于其本征输出电阻Rc与负载电阻Rl并联的一个等效电阻（即为Rc/Rl）。在计算共发射极组态的电压增益时，就需要考虑这个等效电阻：输出电压等于输出电流在该等效电阻上的压降；则该等效电阻越大，电压增益就越高。所以，为了提高晶体管的电压增益，就要求Rc和Rl都越高越好，以获得较大的等效电阻。由于负载电阻可以选取得很高，则实际上等效

33、电阻主要将决定于晶体管的本征输出电阻Rc，这个Rc越大，那么Rl就可以选得越高。所以为了获得较大的电压增益，就必须增大晶体管的本征输出电阻Rc，因为只有这样才能增大等效电阻。而晶体管的本征输出电阻Rc主要是决定于Early效应（基区宽度调制效应），因此减晶体管的弱Early效应是提高电压增益的重要措施。但是在分析晶体管本身的特性时，为了排除可以改变的负载电阻的影响，往往是把晶体管的输出端短路之，则有所谓短路电流放大系数这些参量。这时晶体管的输出交流电阻也就是其本征输出电阻Rc。当然，如果晶体管的本征输出电阻Rc很小，则就不能得到较大的电压增益；若没有负载电阻Rl的话，那么晶体管就不能进行放大（

34、无法取出输出信号）。l 晶体管的发射结串联一个电阻的状态，与发射结短路的状态有何区别？【答】在晶体管共发射极放大组态中，发射结短路也就是发射结0偏，即是把发射极与基极短路；这时发射结上虽然没有电压，但是可以有电流通过发射结（这是由于集电结反偏的抽取作用所引起的，通过的电流也就是集电结反向电流）。这种状态属于一种特殊的放大状态（放大集电结的反向电流，因为电流非常小所以电流放大系数系数也非常小）。而在E-B之间接有电阻时，则E-B之间就有电位差，该电位差是由集电结反偏所引起的一种发射结上的浮空电位，则这时通过发射结的电流要大于发射结0偏时的电流。因此这种状态也是一种放大状态，并且电流放大系数也要比

35、发射结0偏时的大；不过，终究由于电流很小，所以放大系数仍然是很小的。总之，不管发射结是短路或者串联一个电阻，因为都处于放大状态，即输出电流与输入电流成正比，则都存在一定（很小）的基极电流。这与发射结开路的状态不同。l linlinZRH问：晶体管高频小信号放大器为什么一般都采用共发射极电路?【答】发射极接地组态的直流电流增益远大于1,而且输出交流电阻很大。因此，BJT的发射极接地组态既有电压增益、又有电流增益，则总的功率增益较大，故这种组态在放大电路中用得最多。不过它的频率特性不如没有电流增益、只有电压增益的共基极电路那么好。实际上，共发射极组态不仅常用于小信号放大，而且也常用于开关电路，因为

36、它的电流放大系数（）很大，所以驱动电流较小，则有利于开关工作。l 什么是价带？什么是导带？什么是禁带？为什么相差一个倒格矢的电子状态相同？【答】电子的容许能带很多，相邻能带之间的能量范围即为禁带。但导带和价带则分别只有一个：对应于最外层价电子的能带称为价带，比价带能量高的、导电电子所处的能带即为导带。只有导带中的电子才能导电（价带的空穴也能够导电），其它能带中的电子（包括价带中的电子）都不能导电。价带与导带之间的能量范围称为禁带宽度。在Brilouin区中相差一个倒格矢的代表点所对应的电子波函数和能量都相同，则代表的是同一个状态。l h458444077 问：半导体物理中，电子的有效质量可以是

37、负的，为什么？有什么物理意义？【答】电子的有效质量只有在能带顶附近处才是负的，而能带顶正好对应于Brilouin区边缘，因此有效质量在Brilouin区边缘处为负，其道理就在于在Brilouin区边缘处的电子的运动具有如下特殊的性质：当电子在外力作用下运动时，电子的动量增大，即波矢k增大k向Brilouin区边缘移动；因为波矢k为Brilouin区边缘处的电子波满足布拉格反射条件，则电子波在Brilouin区边缘处将要受到晶格原子的强烈反射，使得电子速度下降，从而随着外力的作用，电子的动量不断增大，但是速度却是不断地减小，这就意味着具有负的有效质量（p=m*v）。l 卡林问：在低温弱电离区的E

38、FT关系曲线中，EF在Ec和Ed之间先是上升，达到极值后、又开始随温度升高而下降至本征费米能级，为什么会有一段上升过程呢？EF离EC越近或者离ED越远，不是电离更困难，而此时杂质电离不是还是主要问题吗？【答】主要是因为有效能级密度Nc与温度有关：对于n型半导体，随着温度的升高，Nc增大。这种作用在低温下起主要作用，则使得EF升高。在较高温度时，杂质逐渐地全电离、直至本征激发起主要作用，则就使得EF下降、而趋于禁带中央附近。l 卡林问：为什么在晶体中，声波学会造成原子分布的疏密变化？为什么说疏处禁带宽度会减小呢？【答】因为声学波与声波类似，都是纵波，故可造成原子分布的疏密变化。对于Si、Ge等一

39、般的半导体，禁带宽度都将随着原子间距的增大而减小，故原子疏处的禁带宽度较小。由此也可以说明禁带宽度的温度系数为负的问题：温度升高时，晶体体积膨胀，原子间距增大，则禁带宽度变窄。l timon1980问：硅片热氧化（各种温度的干或湿或掺氯或不掺氯）时，氧化厚度在几千到几万埃之间时，计算和实际很接近；而几十到一千多埃时，计算与实际误差很大。目前对于较薄氧化层有没有更值得参考的计算公式呢？【答】根据Deal-Grove氧化模型，在薄氧化时有线性关系。在1nm20nm极薄氧化膜的生长过程中，可以采用Mott-Cabrera氧化模型：与电场有关，在电场较小时，氧化膜厚度随时间将是抛物线式地变化；而在电场

40、较大时，氧化膜厚度随时间将是指数式地变化。掺有氯气时，将加速氧化过程。l 小乐0327问：在杂质半导体中，多数截流子浓度和少数载流子浓度分别主要取决于什么因素？【答】在杂质半导体中，多数截流子的浓度主要取决于掺入的施主浓度或者受主浓度；在全电离时，多数截流子浓度掺杂浓度，并且基本上与温度无关。少数截流子的浓度与温度有指数函数的关系（因为是本征激发的关系），但是要受到多数载流子浓度的影响：多数载流子浓度越大，少数载流子浓度就越小。多数载流子浓度与少数载流子浓度的乘积=ni2 .l xin155410问：少数载流子的数目很少，但为什么说是影响二极管和晶体管温度稳定性的主要因素？【答】一方面，因为晶

41、体管在工作时，不管是很大的正向电流，还是很小的反向电流，它们都主要是少数载流子的扩散电流；其电流的大小主要决定于少数载流子的浓度梯度，而此浓度梯度又与平衡少数载流子浓度近似成正比。另一方面，随着温度的升高，平衡少数载流子浓度将指数式增大。所以，温度升高时，就会导致少数载流子的扩散电流很快增大，从而引起器件电流的变大，特别是反向电流很快增大，因此说少数载流子是影响晶体管温度稳定性的主要因素。l 千牛卫123问：半导体中载流子在运动过程中为什么会遭到散射？【答】要弄清楚几个问题：载流子散射就意味着改变其速度和（或）能量，即改变其状态。半导体晶体中规则排列的原子的载流子不会散射载流子，因为排列很规则

42、的晶体原子，将形成严格周期性的势场，该势场即起着决定晶体电子的状态能带的作用，但是不会改变电子的状态，即晶体原子不是散射载流子的因素。之所以晶体中载流子会遭受散射，是因为晶体原子总是在运动着的（即热振动），这些运动的原子就会产生出附加的势场，从而可以改变载流子的状态散射，这种散射称为声子散射；同时晶体中也总是或多或少存在着杂质和缺陷，这些因素也会产生附加势场，而散射载流子。总之。在半导体中运动的载流子总会受到散射，主要原因就在于晶体原子总是在进行着热振动，并且晶体中也总是存在着一定的杂质和缺陷。l xinhu12问：硅二极管饱和导通后，饱和压降约为0.7V，且二极管两端的电压不随外加正向偏压增

43、大而增大，这是为什么？如果在二极管两端加上10V电压，二极管导通仅需要0.7V，那剩余的9.3V呢？如果此时用万用表在二极管两端测量，那电压值为多少呢？【答】二极管的正向导通电压约为0.7V，再增高电压，就将降落在串联电阻上，并且二极管逐渐地由指数式伏安特性变成为线性伏安特性。如果是利用二极管的单向导电性的话，正向电压就不要高于0.7V。若加上10V，而又没有电阻来限制电流的话，这时电流很大，将会烧毁二极管。如果二极管未被烧毁的话，用万用表测得的电压就应该是10V。l 行心问：为什么PN结重掺杂时耗尽区窄，而轻掺杂时耗尽区宽？【答】因为在耗尽层近似下可认为p-n结中的空间电荷就是电离杂质中心的电荷，则当掺杂浓度较高时，所需要的耗尽层厚度就较窄，其中的电荷就足以产生平衡扩散作用的内建电场。相反，掺杂浓度较低时，就需要较宽的耗尽层。但是耗尽层厚度与掺杂浓度之间并非简单的反比关系（对于突变结，是平方根的反比关系；对于线性缓变结，是立方根的反比关系）。l lc94518问：为什么快恢复二极管的反向阻断能力会在温度降低时下降（低于室温）？【答】因为快恢复二极管的反向阻断能力决定于它的反向雪崩击穿电压；而雪崩击穿电压的温度系数为正，即击穿电压随着温度的升高而增大，相反则随着温度的降低而减小。低温时，二极管的雪崩击穿电压降低了，则反向阻断能力下降。