2022年《半导体器件物理》试卷答案 2.pdf

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1、半导体器件物理试卷（一）标准答案及评分细则一、填空（共 32 分，每空 2 分）1、PN 结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。2、当 MOSFET 器件尺寸缩小时会对其阈值电压VT产生影响，具体地，对于短沟道器件对 VT的影响为下降， 对于窄沟道器件对 VT的影响为上升。3、在 NPN 型 BJT 中其集电极电流IC受 VBE电压控制，其基极电流 IB受 VBE电压控制。4、硅-绝缘体 SOI 器件可用标准的MOS 工艺制备，该类器件显著的优点是寄生

2、参数小，响应速度快等。5、PN 结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发生雪崩击穿的条件为VB6Eg/q。6、当 MOSFET 进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因有沟道长度调制效应，漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。二、简述（共 18 分，每小题 6 分）1、Early 电压 VA；名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 答案：2、截止频率 fT；答案：截止频率即

3、电流增益下降到1 时所对应的频率值。3、耗尽层宽度 W。答案： P 型材料和 N 型材料接触后形成PN 结，由于存在浓度差，就会产生空间电荷区，而空间电荷区的宽度就称为耗尽层宽度W。三、分析（共 20 分，每小题 10 分）1、对于 PNP型 BJT 工作在正向有源区时载流子的输运情况；答案：对于 PNP型晶体管 ,其发射区多数载流子空穴向集电区扩散,形成电流IEP，其中一部分空穴与基区的电子复合，形成基极电流的 IB的主要部分， 集电极接收大部分空穴形成电流ICP，它是 IC的主要部分。2、热平衡时突变PN 结的能带图、电场分布， 以及反向偏置后的能带图和相名师归纳总结 精品学习资料 - -

4、 - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 应的 I-V 特性曲线。（每个图 2 分）答案：热平衡时突变PN 结的能带图、电场分布如下所示，反向偏置后的能带图和相应的I-V 特性曲线如下所示。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 四、计算推导（共3

5、0 分，每小题 15 分）1、MOSFET 工作在非饱和区时的Sah方程推导，并求解跨导 gm和沟道电导gD，说明提高 gm的具体措施；（每步 2 分，电导计算 4 分，措施 3 分）答案：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - DSnoxconstVGSDmVLWCVIgDS，)(DSTGSnoxconstVDSDDVVVLWCVIgGS提高 gm的具体措施有：（1）增大载流子迁移率，选用体内迁移率高

6、的材料；（2）减小栅氧化层厚度，制作高质量的尽可能薄的栅氧化层；（3）增大器件的宽长比；（4）减小器件的串联电阻。2、在NPN 双 极 型 晶 体 管 正 向 有 源 区 工 作 时 ，)exp(kTqVIIBESC， 1)exp(kTqVIIBEFSB，试求该器件正向电流增益F，并说明提高F的几种途径。其中，)exp(2kTqVWDNnqAIBEBBBiEC， 1)exp(2kTqVWDNnqAIBEEEEiEB。 （计算推导 9 分，措施 6 分）答案：经推导计算可得，BEEBBEBCFWWDDNNII，提高F的措施有： （1）增大发射区 /基区浓度比， 即发射区采取重掺杂；（2）增大基区少数载流子的扩名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 散系数，即选用 NPN 型器件； （3）增大发射区 /基区厚度比，即减薄基区的厚度。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -