2023年貴州大學(xué)半導(dǎo)體器件物理復(fù)習(xí)題

2023np〔抱負(fù)金屬-半導(dǎo)體接觸的含義：金屬-半導(dǎo)體界面無界面態(tài)，不考慮鏡像電荷的作用〕的能帶圖，(a)?m>?s,(b)?m<?s.〔要求畫出接觸前和接觸后的能帶圖〕抱負(fù)金屬--n?m>?s)抱負(fù)金屬--n(?m<?s)抱負(fù)金屬--p?m>?s)抱負(fù)金屬--p(?m<?s)Al-SiO2-pSiMOSAl?=4.1eV，Si?=4.05eV。假定柵極-氧化層-襯底無界面態(tài)，氧化層為抱負(fù)的絕緣層。半導(dǎo)體外表處于耗盡或反型狀態(tài)。重?fù)诫s的p+多晶硅柵極-二氧化硅-nMOSMOS在平衡態(tài)的能帶圖，說明半導(dǎo)體外表狀態(tài)。假定柵極-氧化層-襯底無界面態(tài)，氧化層為抱負(fù)的絕緣層。重?fù)诫s的n+多晶硅柵極-二氧化硅-pMOSMOS在平衡態(tài)的能帶圖，說明半導(dǎo)體外表狀態(tài)。假定柵極-氧化層-襯底無界面態(tài)，氧化層為5.畫出能帶圖，說明MOSFETDIBL從能帶圖的變化說明pnpn畫出突變pn的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)，說明畫法依據(jù)。正偏pn1：在Cxppp濃度計(jì)算公式，可認(rèn)為空穴濃度的下降是由本征費(fèi)米能級(jí)的下降引起的，而空穴準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)在耗盡區(qū)近似為常數(shù)?？昭ㄗ⑷雗復(fù)合殆盡，最終與nn，并最終與EFn反偏pn荷區(qū)變寬，勢(shì)壘上升，n荷區(qū)，電子濃度快速降低，但由于本征費(fèi)米能級(jí)快速上升，依據(jù)非平衡載流子濃度公式，電子準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)在空間電荷區(qū)的變化可無視不計(jì)，在空間電荷區(qū)外的PPPPN用能帶圖說明ESAKI器件工作機(jī)理和概念簡述pn〔耗盡近似〕的概念。提要：冶金界面兩邊的濃度差―多數(shù)載流子集中―界面n電離施主，界面p稱為空間電荷區(qū)。由電離施主指向電離受主的電場稱為自建電場。自建電場對(duì)載流子有反方向的漂移作用。當(dāng)集中作用與漂移作用到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)電荷固定，自建電場的大小固定，接觸電勢(shì)差為定值。“突變空間電荷區(qū)近似”模型認(rèn)為，由于自建電場的作用，可近似認(rèn)為空間電荷區(qū)內(nèi)的自由載流子―電子和空穴被完全“掃出”該區(qū)域，只剩下電離受主和電離施主原子，空間電荷區(qū)是一個(gè)高阻區(qū)，所以空間電荷區(qū)又稱為耗盡區(qū)或阻擋層。此外，空間電荷區(qū)的邊界雖然是緩變的，但計(jì)算說明過度區(qū)很窄，因此，可近似認(rèn)為空間電荷區(qū)邊界是突變的。空間電荷區(qū)外是電中性的，與空間電荷區(qū)內(nèi)相比，電阻率很小，可近似為零。這三個(gè)近似條件，稱為突變空間電荷區(qū)近似或突變耗盡近似。簡述pnpn-電壓關(guān)系有何影響？提要：pnnp?ni2.exp(qV/kT)pnV>0,np?ni2,耗盡區(qū)有電子-空穴復(fù)合而形成的復(fù)合電流，電流大小等于qniWpnexp(qV/2kT)2?pnV<0,np?ni2,耗盡區(qū)有電子-空穴產(chǎn)生，產(chǎn)生的電子空穴在電場的作用下形成反向電流，電流大小等于qniW2?，稱為反向產(chǎn)生電流。計(jì)算說明，pn3―4個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，反向產(chǎn)生電流總是pn導(dǎo)致MOSFETID(VDS)上翹緣由有哪些？簡述其機(jī)理。溝道長度調(diào)制效應(yīng)(CLM)；漏極電場的誘生勢(shì)壘降低效應(yīng)(DIBL)；漏耗盡區(qū)的電離倍增效應(yīng)(SCBE);比較肖特基二極管和pn〔1〕兩種器件的電流輸運(yùn)機(jī)構(gòu)不同，PN的，肖特基二級(jí)管中的電流是由多數(shù)載流子通過熱電子放射躍過內(nèi)建電勢(shì)差而形成的。〔2〕肖特基二極管的抱負(fù)反向飽和電流值比PN〔3〕肖特基二極管的有效開啟電壓低于PN〔4〕肖特基二極管的開關(guān)時(shí)間在皮秒數(shù)量級(jí)，PN量級(jí)。簡述雙極型晶體管的放射區(qū)禁帶變窄效應(yīng)，它對(duì)晶體管的電流放大力氣有何影響？當(dāng)雜質(zhì)濃度增大時(shí)，原子間距縮小，雜質(zhì)原子的價(jià)電子能級(jí)相互作用而發(fā)生能級(jí)分別，當(dāng)雜質(zhì)濃度較高時(shí)，雜質(zhì)能級(jí)分別為幾乎連續(xù)的能帶，這一能帶與半導(dǎo)體的導(dǎo)帶相接，使半導(dǎo)體等效的禁帶寬度變窄，放射區(qū)平衡少數(shù)載流子濃度增大將使基區(qū)向放射區(qū)的反向注入增大，使放射結(jié)注入效率降低，雙極性晶體管增益降低。畫圖說明npn放射結(jié)注入效率?、基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)?T。P81畫出npn的放射結(jié)注入效率?、基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)?T。簡述MOSFET簡述MOSFET提要：MOSFET壓進(jìn)一步增大時(shí)，電壓的增加局部幾乎全部降落在耗盡區(qū)，溝道電場幾乎不變，因而載流子的漂移速度不變，于是，漏極電流幾乎為常數(shù)，這就是MOSFET型。但對(duì)于深亞微米短溝道器件，即使漏源電壓較低，溝道電場也很簡潔到達(dá)飽和電場強(qiáng)度，在漏端溝道夾斷前，載流子已經(jīng)到達(dá)飽和漂移速度，于是，漏極電流到達(dá)飽和，這就是速度飽和導(dǎo)致電流飽和模型。比較雙極型晶體管和MOSFETMOSFETVgsId，柵極根本不取電流。雙極性晶體管工作時(shí)基極總要索取確定的電流。MOSFETMOSFET漏極和源極可以互換使用，互換后特性變化不大。雙極性晶體管放射極和集電極互換后特性差異很大。MOSFETFLASH閃存的存儲(chǔ)單元為三端器件，與場效應(yīng)管有一樣的名稱：源極、漏極和柵極。柵極與硅襯底之間有二氧化硅絕緣層，用來保護(hù)浮置柵極中的電荷不會(huì)泄漏。承受這種構(gòu)造，使得存儲(chǔ)單元具有了電荷保持力氣，所以閃存具有記憶力氣。與場效應(yīng)管一樣，閃存也是一種電壓把握型器件。NAND效應(yīng)，電流穿過浮置柵極與硅基層之間的絕緣層，對(duì)浮置柵極進(jìn)展充電〔寫數(shù)據(jù)〕或放電〔擦除數(shù)據(jù)〕。而NOR〔電流從浮置柵極到硅基層〕，但在寫入數(shù)據(jù)時(shí)則是承受熱電子注入方式〔電流從浮置柵極到源極〕。pnpnpn也隨外加電壓的變化而變化，這種效應(yīng)類似于電容器的充放電。這就是耗盡層電容。耗盡層兩邊的中性區(qū)類似于平板電容器的兩個(gè)極板，耗盡層是極板之間的介質(zhì)，因此，耗盡層電容可用平板電容器公式來計(jì)算，單位面積電容等于耗盡層介電常數(shù)除以耗盡層厚度，即Cj?常數(shù)，W為耗盡層厚度。pn電壓的增減而增減，這種電容效應(yīng)就是集中電容。以單邊突變p+nn穴集中區(qū)內(nèi)積存的非平衡空穴電荷的總量為J?,?為非平衡空穴壽命。集中電容為C?dQD?d(J?)?qJ?。ddVdVkT??0，其中，?、?分別半導(dǎo)體的相對(duì)介電常數(shù)和真空介電0W13.簡述pn反向恢復(fù)過程的物理實(shí)質(zhì)是PNPN過程完畢，當(dāng)集中區(qū)非平衡空穴降為零時(shí)，下降過程完畢。措施一：降低非平衡載流子的壽命，摻入適量的復(fù)合中心雜質(zhì)。 措施二：減薄低摻雜一側(cè)的厚度。npn當(dāng)雙極型晶體管BE止?fàn)顟B(tài)〔截止?fàn)顟B(tài)只有很小的C、E〕，而是連續(xù)維持正向大電流，然后開頭下降，最終進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。晶體管的存儲(chǔ)過程對(duì)應(yīng)于晶體管維持正向大電流直至開頭下降的過程。從輸入負(fù)跳時(shí)刻起到到輸出大電流開頭下降經(jīng)受的時(shí)間，稱為存儲(chǔ)時(shí)間，如圖9(a)。BE、BC要是集電區(qū)的存儲(chǔ)的空穴電荷)。存儲(chǔ)過程就是超量存儲(chǔ)電荷的因反抽和復(fù)合而消散的過程。MOSFET短溝道效應(yīng)：當(dāng)溝道長度縮短到與漏源結(jié)深相比較