半导体物理基础 总复习Word文件下载.docx
《半导体物理基础 总复习Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《半导体物理基础 总复习Word文件下载.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1、费米函数、费米能级:
公式1-7-9和1-7-10,及其简化公式1-7-11和1-7-12
2、质量作用定律,只用于本征半导体:
公式1-7-27
3、用费米能级表示的载流子浓度:
公式1-7-28和1-7-29
4、杂质饱和电离的概念(本征激发)
5、杂质半导体费米能级的位置:
公式1-7-33和1-7-37。
意义(图1-13,费米能级随着掺杂浓度和温度的变化)。
6、杂质补充半导体的费米能级
四、载流子的运输
1、(1.8节)载流子的运动模式:
散射-漂移-散射。
平均弛豫时间的概念
2、迁移率,物理意义:
公式1-9-4和1-9-5(迁移率与电子自由运动时间和有效质量有关),迁移率与温度和杂质浓度的关系
3、电导率,是迁移率的函数:
公式1-9-10和1-9-11
4、在外电场和载流子浓度梯度同时存在的条件下,载流子运输公式:
1-9-24~1-9-27
5、费米势:
公式1-10-5:
电势与费米能级的转换
6、以静电势表示的载流子浓度1-10-6和1-10-7或1-10-9和1-10-10
7、爱因斯坦关系:
反映了扩散系数和迁移率的关系。
在非热平衡状态下也成立。
公式1-10-11和1-10-12
五、非平衡载流子
1、概念:
平衡与非平衡(能带间的载流子跃迁);
过剩载流子
2、大注入和小注入
3、产生率、复合率、净复合率
4、非平衡载流子的寿命:
从撤销外力,到非平衡载流子消失。
单位时间内每个非平衡载流子被复合掉的概率,净负荷率
5、载流子的寿命:
反映衰减快慢的时间常数,标志着非平衡载流子在复合前平均存在的时间
6、准费米能级1-12-1、1-12-2
7、直接复合、间接复合
8、非平衡少子寿命与本征半导体的关系:
在掺杂半导体中,非平衡少子的寿命比在本征半导体中的短,和多子浓度成反比,即与杂质浓度成反比。
9、基本控制方程:
1-15-3、1-15-4、1-15-2
参考题(例子)
1、请画出导体、半导体、绝缘体的能带结构示意图,并解释它们之间的区别。
2、什么是费米能级?
请写出费米函数。
3、什么是质量作用定律?
它的适用范围?
4、请写出N型和P型半导体的费米能级公式,并解释其费米能级与掺杂浓度和温度之间的关系。
5、请画出两种杂质半导体的能级结构,并解释。
第二章PN结
一、热平衡PN结
1、PN结的形成,能带图形成原理以及结构(会画)
2、突变和缓变PN结
3、PN结的内建电势2-1-7和2-1-19
4、电势和电场的面积关系:
5、泊松方程:
电荷密度、电场、电势的关系
二、加偏压的PN结
1、能带的变化特点:
偏离平衡态,出现准费米能级(图2-5);
2、扩散近似;
正向注入和反向抽取:
边界处少子浓度与外加偏压的关系
3、边界条件2-2-1和2-2-12
三、理想PN结的直流电流-电压特性
1、理想情况的几个假设:
(1)~(4)
2、能够画出正、反偏压下PN结少子分布、电流分布和总电流示意图。
(图2-7、2-8)
3、公式2-3-16及其近似2-3-22
4、空穴和电子的扩散长度表达式及意义。
空穴和电子的扩散长度表达式及意义(两个意义:
扩散区域;
少子扩散电流衰减为1/e)。
空穴扩散区、电子扩散区
四、空间电荷区的复合电流和产生电流
1、图2-11,分三个阶段
低偏压:
空间电荷区的复合电流占优势
偏压升高:
扩散电流占优势
更高偏压:
串联电阻的影响出现了
五、隧道电流
1、了解隧道电流的概念及产生条件。
2、江崎二极管的电流-电压特性(图2-13)
六、I-V特性的温度依赖关系
1、图2-14和2-15:
在相同电压下,电流随温度升高。
七、耗尽层电容(势垒电容、结电容)和扩散电容
1、概念、形成原因
2、扩散电容在低频正向偏压下特别重要。
八、PN结二极管的频率特性
1、二极管等效电路图2-19
2、二极管直流电导或扩散电导
扩散电容
九、电荷存储和反向瞬变
1、PN结的开关作用。
2、反向瞬变和电荷存储的概念
3、根据2-21的载流子分布,解释2-20所示的电流、电压特性(分三个阶段)。
十、PN结击穿
1、雪崩击穿的产生原理:
碰撞电离、倍增效应。
2、齐纳击穿:
由隧道效应产生
1、请画出PN结形成前后的能带图,并解释PN结形成过程。
2、什么是正向抽取和反向注入?
3、耗尽层电容和扩散电容是如何形成的?
4、分三个阶段解释反向瞬变。
第三章双极结型晶体管
一、双极结型晶体管的结构
1、NPN和PNP型晶体管的结构及电路符号。
“双极型”的解释。
2、图3-2:
硅平面外延NPN晶体管的版图和截面图。
3、图3-3:
硅平面外延NPN晶体管的净掺杂浓度分布
二、基本工作原理
1、四种工作模式对应的偏压情况
2、图3-5NPN晶体管共基极放大电路图及对应能带图
3、图3-6:
放大工作条件下的工作电流分量:
会画,解释各个电流的形成原理。
4、几个电流增益概念:
发射极注射效率、基区运输因子、共基极电流增益、共发射极电流增益。
三、正向有源工作模式下的电流传输
1、放大条件下,基极电流和集电极电流的表示方法。
(计算题)
图3-11
四、埃伯斯-莫尔方程
1、图3-15:
四种工作模式下的少数载流子分布,会画。
2、图3-14:
E-M等效电路
五、缓变基区晶体管
1、基区杂质分布不均;
产生内建电场;
加强电子漂移。
Webster效应:
相当于扩散系数增加一倍。
六、基区扩展电阻和电流聚集
1、发射极电流集聚效应:
基区扩展电阻的存在,使发射结电压降低,发射极电流集中在发射结边缘附近
解决方法:
采用周长/面积比很高的梳状结构。
七、基区宽度调变效应
1、基区宽度调变效应:
基区宽度与VCE的关系
2、Early效应:
IC与VCE的关系
八、晶体管的频率响应
1、截至频率的概念
2、各种频率的定义:
共基极截至频率、共发射极截至频率、增益-带宽乘积
3、影响载流子运输的4个延迟:
基区渡越时间(公式3-8-12)、发射结过渡电容充电时间、集电结耗尽层渡越时间、集电结电容充电时间。
公式3-8-15、3-8-16
4、Kirk效应:
也称为基区展宽效应
十、晶体管的开关特性
1、开:
饱和状态关:
截至状态
2、理解:
开-关过程与载流子的存储和运输有关,需要有一个过程
3、各开关时间的定义:
导通时间、上升和下降时间、贮存时间
4、最重要的贮存时间:
定义,与该时间相对应的载流子的存储和运输过程。
十一、击穿电压
1、根据击穿条件,分析“共发射极击穿电压比共基极击穿电压低很多”。
1、当BJT工作在放大条件下时,画出电流分布
2、名词解释:
Webster效应、Kirk效应、Early效应
3、请根据基区载流子的变化过程,解释晶体管的开关特性。
4、影响晶体管开关过程的时间是哪一个?
为什么?
5、计算题
第六章金属-氧化物-半导体场效应管
一、理想MOS结构的表面空间电荷区
1、理想MOS结构的假设
2、MOS电容器的结构:
半导体表面电荷层具有一定的厚度
3、表面势:
空间电荷区中电场的出现使半导体表面与体之间产生一个电位差
4、载流子的积累、耗尽和反型:
栅极电压、半导体表面载流子特点、能带图(图6-4)
5、反型和强反型条件:
6-1-19和6-1-20
MOSFET工作在强反型条件下。
6、导电沟道的概念
二、理想MOS电容器
1、分四种情况讨论MOS电容器的电容-电压特性:
积累区、平带情况、耗尽区、反型区(高频和低频),会画图6-7和图6-9。
三、沟道电导和阈值电压
1、什么是阈值电压。
公式6-3-7
2、沟道电导公式6-3-4
四、实际MOS的电容-电压特性
1、功函数的影响、截面陷阱和氧化物电荷的影响,使平带电压VFB<
2、实际的阈值电压公式6-4-12,能够解释其中4项的来源。
五、MOS场效应晶体管
1、三种工作状态:
线性、开始饱和、饱和,对应的沟道变化情况
2、沟道夹断的原理
六、等效电路和频率响应
1、截至频率的概念,公式6-6-9,截至频率与那些因素有关
七、亚阈值区
1、亚阈值电流和亚阈值传导(弱反型)
八、MOS场效应晶体管的类型
九、影响阈值电压的其余因素
衬底掺杂(正比)、氧化层厚度(正比)——器件隔离作用、衬底反向偏压(正比)
十、器件尺寸比例
1、短沟道效应:
三种效应。
(线性区的阈值电压下降、迁移率场相关效应及载流子速度饱和效应、亚阈值特性退化,器件夹不断)
2、按比例缩小:
两种方式。
1、根据VG的变化,分三段(积累、耗尽、反型)定性地解释并画出MOS系统的C-V特性图。
2、什么是MOSFET的截至频率?
请写出公式,并解释与那些物理因素由关系。
3、什么是阈值电压?
解释阈值电压的构成(给出公式)
4、什么是按比例缩小?
请写出最小尺寸与参数的关系。