2014年電子科技大學(xué)考研專業(yè)課試題微電子器件

電子科技大學(xué)

2014年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

考試科目：832微電子器件

注：所有答案必須寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上均無(wú)效。

一、填空題（共48分，每空1.5分）

1、PN結(jié)二極管用途廣泛，在作為變?nèi)荻O管使用時(shí)，主要利用其（）向偏置的

（）電容；在作為溫度傳感器使用時(shí)，主要利用其正向?qū)▔航禃?huì)隨溫度的升

高而（）。

2、一個(gè)P+N型的二極管，電子和空穴的壽命分別為τn和τp，在外加正向直流電壓V1時(shí)電流

為I1，當(dāng)外加電壓反向?yàn)椋璙2時(shí)，器件會(huì)經(jīng)歷一段反向恢復(fù)過程，這主要是由正向?qū)?/p>

時(shí)存儲(chǔ)在（）型中性區(qū)中的非平衡少子造成的，該非平衡少子的總量為

（）。

3、防止PN結(jié)發(fā)生熱擊穿，最有效的措施是降低器件的（）。同時(shí)，禁帶寬帶越

（）的半導(dǎo)體材料，其熱穩(wěn)定性越好。（第二個(gè)空填“大”或“小”）

4、雙極型晶體管的基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)越嚴(yán)重，其厄爾利電壓越（），共發(fā)射極增量輸

出電阻越（）。（填“大”或“小”）

5、已知雙極型晶體管的基區(qū)度越時(shí)間和基區(qū)少子壽命分別為τb和τB，則1/τB表示的物理

意義為（），因此τb/τB可以表示

（）。

6、MOSFET的亞閾區(qū)擺幅S反應(yīng)了在亞閾區(qū)中（）的控制能力。

柵氧化層越厚，則S越（），該控制能力越（）。（第二個(gè)空填“大”或“小”，

第三個(gè)空填“強(qiáng)”或“弱”）

7、當(dāng)金屬和P型半導(dǎo)體形成金-半接觸時(shí)，如果金屬的功函數(shù)大于半導(dǎo)體的功函數(shù)，半導(dǎo)體表

面將形成（），該結(jié)構(gòu)（）單向?qū)щ娦?。（從以下選項(xiàng)中選擇）

A電子阻擋層B電子反阻擋層C空穴阻擋層D空穴反阻擋層

E具有F不具有

微電子器件試題共6頁(yè)，第1頁(yè)

8、MOSFET的跨導(dǎo)是（）特性曲線的斜率，而漏源電導(dǎo)是（）特性曲

線的斜率。在模擬電路中，MOSFET一般工作在（）區(qū)，此時(shí)理想情況下漏源電

導(dǎo)應(yīng)為零，但實(shí)際上由于（）和

（），漏源電導(dǎo)通常為正的有限值。

9、短溝道MOSFET中采用偏置柵結(jié)構(gòu)或漏端輕摻雜結(jié)構(gòu)，是為了降低漏端附近的電場(chǎng)強(qiáng)度，

從而抑制（）效應(yīng)，防止器件電學(xué)特性退化。

10、如果以SiGe來制作BJT的發(fā)射區(qū)，Si來制作BJT的基區(qū)，則與全部采用Si材料的雙極

型晶體管相比，其共基極電流放大系數(shù)α將（）。（填“增大”、“減小”或“不

變”）

11、根據(jù)恒場(chǎng)等比例縮小法則，當(dāng)MOSFET的溝道長(zhǎng)度縮小K倍時(shí)，其閾值電壓變?yōu)橹暗?/p>

（），總電容變?yōu)橹暗模ǎ罡吖ぷ黝l率變?yōu)橹暗模ǎ?/p>

12、研究發(fā)現(xiàn)硅-二氧化硅系統(tǒng)中，存在四種形式的電荷或能量狀態(tài)，包括Na+、K+等可動(dòng)離

子、（）、（）以及二氧化硅層中的電離陷阱電荷，

通常它們都帶正電，因此（）型MOSFET的襯底表面更容易反型。

13、PMOS的襯底相對(duì)于源端應(yīng)該接（）電位。當(dāng)|VBS|增加時(shí)，PMOS的閾值電壓絕對(duì)值

將（），該效應(yīng)叫做（）。（第二個(gè)空填“增大”、“減小”

或“不變”）

二、簡(jiǎn)答與作圖題(共57分)

1、如圖所示，一塊摻雜濃度為ND的無(wú)限長(zhǎng)均勻N型半導(dǎo)體材料，在x的負(fù)半軸有一束光穩(wěn)

定地照射在半導(dǎo)體表面，產(chǎn)生體密度為G0的電子-空穴對(duì)。（9分）

（1）寫出該半導(dǎo)體材料在x正半軸的少子擴(kuò)散方程。（只考慮少子在x方向的運(yùn)動(dòng)）

（2）如果要通過上述擴(kuò)散方程求解x正半軸的少子分布，應(yīng)該采用什么樣的邊界條件？

（3）如果該半導(dǎo)體材料在x正半軸的長(zhǎng)度縮短為W（W遠(yuǎn)小于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度），又應(yīng)該采用

什么樣的邊界條件求解？

微電子器件試題共6頁(yè)，第2頁(yè)

2、下圖是一個(gè)通過擴(kuò)散工藝制作的PN結(jié)，由于橫向擴(kuò)散，在PN結(jié)終止的地方會(huì)形成彎曲

的結(jié)面。發(fā)現(xiàn)該P(yáng)N結(jié)的雪崩擊穿電壓遠(yuǎn)小于平行平面結(jié)擊穿電壓的理論計(jì)算值，造成該現(xiàn)

象的原因是什么？如果要提高該結(jié)構(gòu)的擊穿電壓，對(duì)擴(kuò)散工藝的時(shí)間應(yīng)該做怎樣的調(diào)整？

為什么？（9分）。

3、請(qǐng)畫出PNP緩變基區(qū)晶體管工作在放大區(qū)的能帶圖和少子分布圖，并標(biāo)注出必要的物理量

（10分）。

4、某PN+結(jié)在一定的外加正向電壓下發(fā)生了大注入現(xiàn)象。（10分）

（1）請(qǐng)問大注入發(fā)生在哪個(gè)區(qū)？

（2）大注入將在中性區(qū)引入自建電場(chǎng)，指出該自建電場(chǎng)的方向，并說明自建電場(chǎng)的形成過程。

（3）發(fā)生大注入的區(qū)域，其中性區(qū)與耗盡區(qū)交界處的少子濃度是多少？

微電子器件試題共6頁(yè)，第3頁(yè)

5、下圖為測(cè)試獲得的某NPN型雙極型晶體管的擊穿特性曲線。請(qǐng)問測(cè)試時(shí)該雙極型晶體管

的E、B、C三個(gè)電極的電位是如何連接的？請(qǐng)解釋擊穿特性曲線上為什么會(huì)有一段負(fù)阻區(qū)

域？（9分）

6、下圖是在25℃、75℃和125℃下測(cè)到的MOSFET的三條轉(zhuǎn)移特性曲線。請(qǐng)問圖中的溫度

T1、T2、T3分別對(duì)應(yīng)哪一個(gè)溫度？為什么？這樣的溫度特性對(duì)于MOSFET在應(yīng)用中的可

靠性是有利還是有弊？為什么？（10分）

IDS

T3

T2

T1

0VGS

微電子器件試題共6頁(yè)，第4頁(yè)

四、計(jì)算題（共45分）

1、圖為某突變PN結(jié)在外加電壓下的能帶圖。求：（1）外加電壓為正向電壓還是反向電壓？

大小是多少？（2）該P(yáng)N結(jié)的內(nèi)建電勢(shì)是多少？（3）如果P型區(qū)和N型區(qū)摻雜濃度的比

值是4:1，現(xiàn)在分別有多少電壓降在P型區(qū)和N型區(qū)的耗盡區(qū)上？（10分）

18-316-313-3

2、一個(gè)NPN雙極型晶體管，摻雜濃度為NE=5×10cm，NB=5×10cm，NC=1×10cm，發(fā)

射區(qū)和基區(qū)寬度為WE=10μm，WB=2μm。偏置條件為IB=2mA，VBC=-3V。電子和空穴的擴(kuò)散

22

系數(shù)分別為Dn=40cm/s和Dp=20cm/s，電子和空穴的壽命均為1μs。求：（10分）

（1）器件的共發(fā)射極直流短路電流放大系數(shù)β為多少？

（2）器件的跨導(dǎo)gm為多少？

3、某高頻晶體管的β0=200，當(dāng)信號(hào)頻率f為50MHz時(shí)測(cè)得|βω|=8，且最大功率增益Kpmax=100。

（10分）

求：（1）該晶體管的特征頻率fT

（2）該晶體管的截止頻率fβ

（3）該晶體管的最高振蕩頻率fM

（4）當(dāng)信號(hào)頻率f為200MHz時(shí)該晶體管的|βω|和最大功率增益Kpmax值。

微電子器件試題共6頁(yè)，第5頁(yè)

4、某MOSFET采用簡(jiǎn)并摻雜的P型多晶硅作柵電極。假設(shè)多晶硅的禁帶寬度與硅相同，均

為1.1eV，且多晶硅的費(fèi)米能級(jí)已經(jīng)與價(jià)帶頂EV重合；同時(shí)假設(shè)柵氧化層中不存在電荷。

在不加任何柵壓時(shí)，該MOSFET的能帶圖如下圖所示。請(qǐng)問：（15分）

（1）該MOSFET是NMOS還是PMOS？是增強(qiáng)型還是耗盡型？為什么？

（2）未加任何柵壓，為什么襯底表面的能級(jí)會(huì)向上彎曲？

（3）假設(shè)外加?xùn)艍河幸话虢翟谘趸瘜?，一半降在半?dǎo)體表面。求器件的平帶電壓和閾值電壓。

（4）如果將柵電極換成簡(jiǎn)并摻雜的N型多晶硅，其他假設(shè)條件不變，器件的閾值電壓變?yōu)槎?/p>

少？

VOX

EC

1.1eV

EC

0.1eV0.3eV

EV