《半導(dǎo)體器件物理》復(fù)習(xí)題2012

PAGEPAGE1《半導(dǎo)體器件物理》復(fù)習(xí)思考題2012.12（一）判斷對(duì)錯(cuò)：(對(duì)的打“”，錯(cuò)的打“×”)（1）p-n結(jié)勢(shì)壘區(qū)中存在有空間電荷和強(qiáng)的電場(chǎng)。（）（2）單邊突變的p+-n結(jié)的勢(shì)壘區(qū)主要是在摻雜濃度較高的p+型一邊。（×）（3）熱平衡、非簡(jiǎn)并p-n結(jié)（同質(zhì)結(jié)）的勢(shì)壘高度可以超過(guò)半導(dǎo)體的禁帶寬度。（×）（4）突變p-n結(jié)因?yàn)槭怯删鶆驌诫s的n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體構(gòu)成的，所以勢(shì)壘區(qū)中的電場(chǎng)分布也是均勻的。（×）（5）因?yàn)樵诜聪螂妷合聀-n結(jié)勢(shì)壘區(qū)中存在有較強(qiáng)的電場(chǎng)，所以通過(guò)p-n結(jié)的反向電流主要是多數(shù)載流子的漂移電流。（×）（6）p-n結(jié)所包含的主要區(qū)域是勢(shì)壘區(qū)及其兩邊的少數(shù)載流子擴(kuò)散區(qū)。（）（7）p-n結(jié)兩邊準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)之差就等于p-n結(jié)上所加電壓的大小。（）（8）金屬與半導(dǎo)體接觸一般都形成具有整流特性的Schottky勢(shì)壘，但如果金屬與較高摻雜的半導(dǎo)體接觸卻可以實(shí)現(xiàn)歐姆接觸。（）（9）BJT的共基極直流電流增益α0，是除去集電極反向飽和電流之外的集電極電流與發(fā)射極電流之比。（）（10）BJT的特征頻率fT決定于發(fā)射結(jié)的充電時(shí)間、載流子渡越中性基區(qū)的時(shí)間、集電結(jié)的充電時(shí)間和載流子渡越集電結(jié)勢(shì)壘區(qū)的時(shí)間。（）（11）集電極最大允許工作電流ICM是對(duì)應(yīng)于晶體管的最高結(jié)溫時(shí)的集電極電流。（×）（12）使BJT由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為臨界飽和狀態(tài)，是由于驅(qū)動(dòng)電流IBS=ICS/β≈VCC/βRL的作用；而進(jìn)一步要進(jìn)入過(guò)驅(qū)動(dòng)飽和狀態(tài)，則還需要人為地在集電極上加正向電壓。（×）（13）在過(guò)驅(qū)動(dòng)飽和狀態(tài)下工作的BJT，除了需要考慮基區(qū)中的少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)以外，還需要考慮集電區(qū)中的少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)。（）（14）異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)，由于采用了寬禁帶的發(fā)射區(qū)，使得注射效率與發(fā)射結(jié)兩邊的摻雜濃度關(guān)系不大，所以即使基區(qū)摻雜濃度較高，也可以獲得很高的放大系數(shù)和很高的特征頻率。（）（15）對(duì)于耗盡型的長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，在柵極電壓一定時(shí)，提高源-漏電壓總可以使溝道夾斷。（）（16）當(dāng)耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道被夾斷以后，溝道就不能夠再通過(guò)電流了，漏極電流將變?yōu)?。（×）（17）對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管，緩變溝道近似就是把柵極電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)的作用和源-漏電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)的作用分開來(lái)考慮，這種近似只適用于長(zhǎng)溝道晶體管，對(duì)短溝道晶體管并不適用。（）（18）場(chǎng)效應(yīng)晶體管溝道區(qū)域的摻雜濃度越大，器件的閾值電壓就越高。（）（19）對(duì)于MOSFET，當(dāng)出現(xiàn)溝道以后，柵極電壓再增高，半導(dǎo)體表面以內(nèi)的耗盡層的厚度就不再增大了。（）（20）增強(qiáng)型MOSFET是在不加?xùn)艠O電壓時(shí)存在有溝道、能夠?qū)щ姷囊环N場(chǎng)效應(yīng)晶體管；耗盡型MOSFET是在不加?xùn)艠O電壓時(shí)無(wú)溝道、不導(dǎo)電的一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管。（×）（21）MOSFET的亞閾值斜率(擺幅)S值的大小反映了MOSFET在亞閾區(qū)的開關(guān)性能，要求越小越好。（）（22）短溝道MOSFET的閾值電壓，由于電荷“共享”的緣故，將有所降低。（）（23）窄溝道MOSFET的閾值電壓將有所升高，原因是柵極的“邊緣場(chǎng)”、或者實(shí)際上是場(chǎng)區(qū)表面摻雜所造成的。（）（24）MOSFET溝道中的熱電子主要是出現(xiàn)在漏極一端，它對(duì)于小尺寸MOSFET以及MOS-VLSI的性能退化或者失效的影響不大。（×）（25）MOSFET的擊穿機(jī)理有漏結(jié)雪崩擊穿、S-D穿通和溝道雪崩擊穿三種；而短溝道MOSFET的擊穿主要是溝道雪崩擊穿和S-D穿通。（）（26）MOS-數(shù)字VLSI中器件的小型化要求，實(shí)際上就是要減小源和漏的結(jié)深、減薄柵氧化層厚度以及降低電源電壓或提高襯底的摻雜濃度。（）（27）CMOS具有輸出電壓擺幅大(無(wú)閾值損失)、噪聲容限大、靜態(tài)功耗低等優(yōu)點(diǎn)，很適宜于大規(guī)模集成。（）（28）對(duì)于SOI襯底的MOS-VLSI，一般是采用薄半導(dǎo)體膜的耗盡型MOSFET，因?yàn)樗哂袃?yōu)異的短溝特性和近似理想的亞閾斜率等優(yōu)點(diǎn)。（）（二）填空：（1）提高半導(dǎo)體的摻雜濃度，p-n結(jié)的勢(shì)壘高度將會(huì)＿增大＿＿，p-n結(jié)的勢(shì)壘厚度將會(huì)＿＿＿；如果重?fù)诫s，使半導(dǎo)體達(dá)到高度簡(jiǎn)并時(shí)，p-n結(jié)的勢(shì)壘高度將會(huì)＿減?。撸撸?。（增大；減??；不變）（2）當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，p-n結(jié)的勢(shì)壘高度將會(huì)＿減?。撸撸撸琾-n結(jié)的勢(shì)壘厚度將會(huì)＿減?。撸?，p-n結(jié)的正向壓降將會(huì)＿＿減?。撸撸摺＃ㄔ龃?；減??；不變）（3）半導(dǎo)體耗盡層就是其中不存在有＿任何載流子＿＿＿＿的區(qū)域。（任何載流子；任何電荷；任何載流子和任何電荷）（4）線性緩變p-n結(jié)的雪崩擊穿電壓要＿高于＿＿突變p-n結(jié)的擊穿電壓。（高于；低于；等于）（5）同時(shí)表征少數(shù)載流子的壽命長(zhǎng)短和擴(kuò)散快慢的一個(gè)重要參量是＿擴(kuò)散長(zhǎng)度＿＿＿。（遷移率；擴(kuò)散系數(shù)；擴(kuò)散長(zhǎng)度）（6）決定通過(guò)p-n結(jié)電流大小的主要因素是＿少數(shù)載流子擴(kuò)散的濃度梯度＿。（少數(shù)載流子擴(kuò)散的濃度梯度；多數(shù)載流子的濃度；載流子的漂移速度；勢(shì)壘區(qū)中的電場(chǎng)）；限制p-n結(jié)電流大小的主要區(qū)域是＿勢(shì)壘區(qū)兩邊的中性擴(kuò)散區(qū)＿。（存在有電場(chǎng)的勢(shì)壘區(qū)；勢(shì)壘區(qū)兩邊的中性擴(kuò)散區(qū)；勢(shì)壘區(qū)和擴(kuò)散區(qū)以外的中性區(qū)）（7）通過(guò)p+-n結(jié)的電子電流＿＿小于＿＿＿空穴電流。（大于；小于；等于）（8）對(duì)于Si的p-n結(jié)，其反向電流主要是＿勢(shì)壘區(qū)中復(fù)合中心的產(chǎn)生電流＿。（在擴(kuò)散區(qū)的少數(shù)載流子擴(kuò)散電流；勢(shì)壘區(qū)中復(fù)合中心的產(chǎn)生電流；勢(shì)壘區(qū)中的漂移電流）溫度升高時(shí)，Sip-n結(jié)的反向電流將＿指數(shù)增加＿。（線性增加；指數(shù)增加；快速下降；不變）（9）p-n結(jié)在正向電壓下呈現(xiàn)出的電容，有＿＿勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容＿＿＿＿。（勢(shì)壘電容；擴(kuò)散電容；勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容）（10）由金屬-半導(dǎo)體接觸構(gòu)成的Schottky二極管，是＿多數(shù)載流子器件＿＿＿。（少數(shù)載流子器件；多數(shù)載流子器件）與p-n結(jié)二極管相比，Schottky二極管具有＿＿＿＿較低＿＿的正向電壓。（較高；較低；相等）（11）對(duì)于放大狀態(tài)的n+-p-n晶體管，通過(guò)基極的電流分量包括有＿在基區(qū)復(fù)合的電子電流，在發(fā)射區(qū)注入空穴的擴(kuò)散電流，在基區(qū)抽取的電子的擴(kuò)散電流，發(fā)射結(jié)勢(shì)壘區(qū)中復(fù)合中心的電流＿。（12）BJT的ICEO要比ICBO約大＿＿＿β0＿＿＿＿倍。（α0；β0）（13）BJT的發(fā)射極電流集邊效應(yīng)是由于＿基區(qū)擴(kuò)展電阻＿＿而產(chǎn)生的。（發(fā)射極串聯(lián)電阻；基區(qū)擴(kuò)展電阻；基區(qū)展寬效應(yīng)；基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)）（14）Early效應(yīng)是由集電結(jié)電壓變化＿＿所引起的，其基本涵義是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；Kirk效應(yīng)是由＿大的發(fā)射極電流＿所引起的，其基本的涵義是。（發(fā)射結(jié)電壓變化；集電結(jié)電壓變化；高的集電結(jié)電壓；大的發(fā)射極電流；大的基極電流）（15）BJT的集電結(jié)與單獨(dú)的p-n結(jié)相比（在可類比的情況下），它通過(guò)的電流要＿大＿，其擊穿電壓要＿低＿＿。（大；?。桓?；低）（16）影響雙極型晶體管耗散功率的主要因素是＿＿＿＿熱阻＿＿＿。（基極電阻；擊穿電壓；集電極最大允許工作電流；熱阻）（17）BJT的開關(guān)時(shí)間一般主要決定于＿基區(qū)和集電區(qū)中過(guò)量存儲(chǔ)電荷消失的時(shí)間＿＿。（發(fā)射結(jié)的充放電時(shí)間；基區(qū)和集電區(qū)中過(guò)量存儲(chǔ)電荷消失的時(shí)間；集電結(jié)的充放電時(shí)間）（18）與雙極型晶體管不同，場(chǎng)效應(yīng)晶體管是＿電壓控制＿＿器件（電壓控制；電流控制），是＿＿多數(shù)＿＿載流子器件（多數(shù)；少數(shù)）。（19）MOSFET的閾值電壓基本上包含有＿柵氧化層上的電壓，使半導(dǎo)體表面產(chǎn)生強(qiáng)反型層所需要的電壓，平帶電壓[包含金屬-半導(dǎo)體的功函數(shù)差和SiO2/Si系統(tǒng)內(nèi)部和界面的電荷]＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿幾個(gè)部分的電壓。（20）MOSFET的閾值電壓隨著溫度的升高將＿下降＿（下降；增大；不變）。（21）對(duì)于長(zhǎng)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其電流飽和的機(jī)理是＿溝道夾斷＿＿；而對(duì)于短溝道溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其電流飽和的機(jī)理是＿速度飽和＿＿＿。（溝道夾斷；速度飽和；遷移率下降）（22）場(chǎng)效應(yīng)晶體管的跨導(dǎo)gm是反映柵極電壓變化引起源-漏電流變化的大?。撸艠O電壓變化引起源-漏電流變化的大??；源-漏電壓變化引起源-漏電流變化的大小），它表征著場(chǎng)效應(yīng)晶體管的＿放大性能＿＿（輸出電阻；輸入電阻；放大性能）。（23）對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其飽和區(qū)的跨導(dǎo)要＿大于＿＿線性區(qū)的跨導(dǎo)（大于；小于；等于），并且飽和區(qū)的跨導(dǎo)等于＿線性區(qū)的漏電導(dǎo)＿（飽和區(qū)的漏電導(dǎo)；線性區(qū)的漏電導(dǎo)；襯底的跨導(dǎo)）。（24）場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特征頻率(截止頻率)fT是根據(jù)＿輸出交流電流等于輸入交流電流＿來(lái)確定的（輸出交流電流等于輸入交流電流；輸出阻抗等于輸入阻抗；輸出電壓等于輸入電壓）；短溝道MOSFET的fT，往往決定于柵極回路時(shí)間常數(shù)，它與溝道長(zhǎng)度之間具有＿平方反比＿＿關(guān)系（正比；反比；無(wú)關(guān)；平方反比）。（25）MOSFET表面溝道中載流子的遷移率要＿低于＿＿埋溝中載流子的遷移率（高于；低于；等于），并且在室溫下遷移率隨著溫度的升高將＿下降＿＿＿（下降；增大；不變）。（26）MOSFET源-漏之間所能加的最高電壓（擊穿電壓）決定于＿漏結(jié)的擊穿電壓和源-漏穿通電壓＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（源結(jié)的擊穿電壓；漏結(jié)的擊穿電壓；柵氧化層的耐壓；源-漏穿通電壓）。（27）MOSFET的亞閾狀態(tài)是＿不出現(xiàn)＿溝道的一種工作模式（出現(xiàn)；不出現(xiàn)）；亞閾電流與柵極電壓之間＿有指數(shù)＿＿關(guān)系（有指數(shù)；有線性；沒有）。（28）限制著小尺寸MOSFET進(jìn)一步縮小尺寸的DIBL效應(yīng)，將使得漏極電流＿增大＿，和使得閾值電壓＿減小＿＿。（增大；減??；不變）（29）小尺寸MOSFET的LDD（輕摻雜漏區(qū)）結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是可防止＿熱電子效應(yīng)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（短溝道效應(yīng)；熱電子效應(yīng)；源-漏穿通效應(yīng)）（30）浮置柵雪崩注入MOS（FAMOS）器件和疊柵雪崩注入MOS（SAMOS）器件都是利用＿＿＿＿＿溝道雪崩注入效應(yīng)＿＿＿＿＿＿＿來(lái)工作的一種存貯器件。（雪崩擊穿效應(yīng)；溝道雪崩注入效應(yīng)；載流子速度飽和效應(yīng)）（31）雙極型集成電路中器件的縮小規(guī)則適宜于采用＿恒定電壓(CV)縮小規(guī)則＿＿,而MOS-VLSI數(shù)字集成電路中器件的縮小規(guī)則適宜于采用＿＿＿恒定亞閾特性縮小規(guī)則＿＿＿＿＿。（恒定電場(chǎng)(CE)縮小規(guī)則；恒定電壓(CV)縮小規(guī)則；恒定亞閾特性縮小規(guī)則）（32）對(duì)于CMOS-E/E靜態(tài)反向器，最低電平是＿地電位＿＿＿，最高電平是＿電源電壓＿＿。（電源電壓；地電位；電源電壓減去閾值電壓；電源電壓減去柵-源電壓）（33）CMOS反向器的邏輯閾值電壓一般選取為電源電壓的一半＿（電源電壓；電源電壓的一半；驅(qū)動(dòng)管的閾值電壓）；在這時(shí)驅(qū)動(dòng)管和負(fù)載管都處于飽和狀態(tài)＿＿狀態(tài)（截止?fàn)顟B(tài)；飽和狀態(tài)；放大狀態(tài)）。（34）對(duì)于CMOS，采用SOI襯底的最大好處之一是＿＿＿可有效地消除“自鎖”效應(yīng)＿＿＿＿＿＿＿。（可有效地消除“自鎖”效應(yīng)；可防止熱電子效應(yīng)；可提高擊穿電壓）（35）對(duì)于VLSI中的小尺寸MOSFET，其溝道區(qū)域一般都需要進(jìn)行摻雜，它的目的主要是＿＿防止源-漏穿通和控制閾值電壓＿＿＿＿＿＿。（消除熱電子效應(yīng)；防止源-漏穿通；控制閾值電壓；減弱短溝道效應(yīng)）（36）實(shí)際短溝道MOSFET的輸出伏安特性曲線，在飽和區(qū)的電流并不飽和，其主要原因是＿＿＿DIBL效應(yīng)和溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)＿＿＿。（DIBL效應(yīng)；溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)；速度飽和效應(yīng)：熱載流子效應(yīng)）（三）復(fù)習(xí)思考題：1.空間電荷區(qū)是怎樣形成的。畫出零偏與反偏狀態(tài)下pn結(jié)的能帶圖。2.為什么反偏狀態(tài)下的pn結(jié)存在電容？為什么隨著反偏電壓的增加，勢(shì)壘電容反而下降？3.什么是單邊突變結(jié)？為什么pn結(jié)低摻雜一側(cè)的空間電荷區(qū)較寬？4.對(duì)于突變p+-n結(jié)，分別示意地畫出其中的電場(chǎng)分布曲線和能帶圖：①熱平衡狀態(tài)時(shí)；②加有正向電壓時(shí)；③加有反向電壓時(shí)。5.畫出正偏時(shí)pn結(jié)的穩(wěn)態(tài)少子濃度分布圖。6.畫出正偏pn結(jié)二極管的電子和空穴電流圖。7.解釋pn結(jié)二極管擴(kuò)散電容形成的機(jī)制；解釋產(chǎn)生電流和復(fù)合電流的形成機(jī)制。8.什么是存儲(chǔ)時(shí)間？9.為什么隨著摻雜濃度的增大，擊穿電壓反而下降？10.畫出有偏壓時(shí)理想金屬半導(dǎo)體結(jié)的能帶圖，在圖上標(biāo)出肖特基勢(shì)壘。11.比較肖特基二極管和pn結(jié)二極管正偏時(shí)的I-V特性。12.什么是異質(zhì)結(jié)？13.對(duì)于n+pn晶體管（基區(qū)寬度<<少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度），分別示意畫出其中各個(gè)區(qū)域中的少數(shù)載流子濃度的分布曲線：①正向放大工作狀態(tài)；②截止?fàn)顟B(tài)；③臨界飽和狀態(tài)；④深飽和狀態(tài)。14共基極電流增益的三個(gè)限制因素（發(fā)射極注入效率系數(shù)、基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)和復(fù)合系數(shù)）的定義和對(duì)共基極電流增益的影響。15.什么是基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)？該效應(yīng)的另一個(gè)稱呼是什么？16.什么是大注入效應(yīng)？17.晶體管的截止頻率是如何定義的？限制雙極型晶體管的頻率響應(yīng)的延時(shí)因素有那些？18.大致繪出p溝道pnJFET的截面圖，標(biāo)明器件工作時(shí)的電壓極性。19.定性闡述n溝道耗盡型pnJFET的基