5.电荷存储效应:
当加一恒定的正向偏压时,载流子被注入并保持在PN结二极管中。
6.耗尽层电容:
由于耗尽层内空间电荷随偏压变化所引起的电容称为PN结耗尽层电容。
7.BJT四种工作模式及工作条件:
正向有源模式(VE>0,VC<0)反向有源(<>)饱和模式(>>)截止模式(<<)
8.处于放大区的晶体管内各电流分量及它们之间满足的关系:
IE=InE+IpE+IRE,IB=IpE+IRE+(InE-InC)-IC0,IC=InC+IC0,IE=IB+IC
9.双极型晶体管放大作用的基本原理:
BJT的输入电流的变化将引起输出电流的变化,如果在集电极回路中接入适当的负载RL就可以实现电压信号放大,这就是——
8.列举三种双极型晶体管的非理想效应:
基区宽度调变效应;基区扩展电阻,电流集聚效应;缓变基区晶体管。
9.金属和N型半导体接触当M>S,整流结;当M
P型相反
10指出金属和重掺杂半导体接触形成是欧姆结还是整流结并简述原因
非整流的欧姆结原因:
空间电荷区薄,易于隧穿,没有方向性
11.使用的Si肖特基势垒二极管主要有哪三种结构
简单接触结构金属搭接结构采用保护环二极管结构
12.解释肖特基效应
对于肖特基势垒,这个势能将叠加到理想肖特基势垒能带图上,使原来的理想肖特基势垒的电子能量曲线在x=0处下降,也就是说使肖特基势垒高度下降,这种现象称为肖特基势垒的镜像力降低,又称为肖特基效应。
13.-画出肖特基势垒钳位晶体管电路和集成结构图并解释其工作原理
肖特基势垒钳位晶体管是按其集成结构以集成电路的形式实现的,铝在轻掺杂的N型集电区上形成极好的肖特基势垒,同时在重掺杂的P型基区上形成优良的欧姆接触,这两种接触可以只通过一步金属化实现,不需要额外工艺。
14.解释JFET沟道长度调制效应
夹断条件规定为两个空间电荷区在沟道中心相遇,如图,夹断首先发生在漏端,当漏极电压进一步增加时,沟道中更多的自由载流子被耗尽,结果使耗尽区的长度增加,夹断点向源端移动,电中性的沟道长度减小,这种现象称为沟道长度调制效应。
14-写出理想JFET的基本假设并导出I-V特性方程
1、单边突变结2、沟道内杂质分布均匀3、沟道内载流子迁移率为常数
4、忽略有源区以外源区、漏区以及接触上的电压降,于是沟道长度为L
5、缓变沟道近似,即空间电荷区内电场沿y方向(∂ε/∂y》∂ε/∂x),
而导电沟道内的电场只有x方向上的分量(∂ε/∂x》∂ε/∂y)。
6、长沟道近似,L>2(2a),于是W沿着L改变很小,可看做矩形沟道。
I-V特性方程
15-画出JFET的基本结构并解释其工作原理
在正常工作条件下,反向偏压加于栅极PN结的两侧,使得空间电荷区向沟道内部扩展,耗尽层中的载流子耗尽,结果沟道的截面积减小,从而沟道电导减小。
这样,源极和漏极之间流过的电流就受到栅极电压的调制。
这种通过表面电场调制半导体电导的效应就称为场效应,这就是JFET的基本工作原理。
16.-阈值电压是MOS结构的重要参量,阈值电压定义为:
形成强反型所需要的最小栅极电压。
17-为什么MOS结构在出现反型层以后,特别是接近强反型层是反型层中电子电荷q1的积累与外加电压信号的频率密切相关
根据公式可得表面电容由表面电荷随表面势的变化率决定,在MOS器件进入反型区以后,由,其中为反型层中电子电荷,为耗尽层中电离受主电荷。
而反型层中的电荷主要是由耗尽层中的电子-空穴对的产生与复合影响的,高频时,耗尽层中电子空穴对的产生与复合跟不上信号的变化,故,这时增大导致增大减小。
低频时耗尽层中电子空穴对的产生能跟上信号的变化,则对电容贡献是主要的,(而耗尽层的宽度和电荷不变,),,由于变化很快,故很大,
18.-解释理想MOS结构半导体半导体表面空间电荷区的载流子反型现象
由于少数载流子电子浓度高于本征载流子浓度,而多数载流子空穴的浓度低于本征载流子浓度,这一层半导体有P型变成了N型,称为反型层,这种现象称为载流子反型。
19-试推导理想MOS结构半导体表面空间电荷区的载流子反型和强反型条件,写出必要的推导过程
当ns=ni时,半导体表面呈现本征状态,此后半导体表面开始发生反型,所以载流子反型条件为φs=φf即当半导体表面势等于体内费米势时,半导体表面开始反型
规定当表面电子浓度等于体内平衡多子浓度时,半导体表面形成强反型层Ψsi=2φf
20.载流子的积累,耗尽,反型
积累:
半导体表面多数载流子浓度高于体内多数载流子浓度的现象
耗尽:
表面空穴浓度低于体内热平衡值,造成多数载流子空穴的耗尽
反型:
由于少数载流子电子浓度高于本征载流子浓度,而多数载流子空穴的浓度低于本征载流子的浓度这一层半导体由P型变成N型这种现象叫载流子的反型
20.欧姆接触:
是这样的一种接触,它在所使用的结构上不会添加较大的寄生电阻,且不足以改变半导体内的平衡载流子浓度使器件特性受到影响.
Pn结与m-s对比
1.高的工作频率和开关速度2.大的饱和电流3.低的正向压降,更高的反向电流缺点:
额外的漏电流(软击穿)4.多子数目起伏小,噪声小5.肖特基具有更稳定的温度特性。
21.解释PN结空间电荷正偏复合电流产生的原因:
正偏时,由于空间电荷区有非平衡载流子的注入,边缘的载流子浓度增加,以至于大与平衡载流子浓度。
这些过量的载流子穿越空间电荷区,似的载流子浓度超过平衡值。
空间电荷区会有复合,即:
空间电荷区内存在复合电流。
23.MOS场效应晶体管的类型
M0SFET共有四种类型:
N沟道增强型、N沟道耗尽型、P沟道增强型和P沟道耗尽型。
N沟道增强型MOSFET在零栅极电压时不存在导电沟道,欲使器件导通则需要加正的栅极偏压使半导体表面反型。
N沟道耗尽型MOSFFT在零栅极偏压时就存在导电沟道,欲使器件截止则需要加负的栅极偏压以耗尽沟道内的载流子。
P沟道增强型M0SFET在零栅极电压时不存在导电沟道,欲使器件导通则需要加负的栅极偏压使半导体表面反型。
P沟道耗尽型MOSFET在零栅极偏压时就存在导电沟道,欲使器件截止则需要加正的栅极偏压以耗尽沟道内的载流子(见图6-21中的转移特性图)
24.双极晶体管的四种工作模式和少子分布
四种工作模式如下。
(1)正向有源工作模式():
基区少子满足的边界条件为。
E-M方程为
(2)反向有源工作模式():
相应的边界条件为
E-M方程为
(3)饱和工作模式()相应的边界条件为
E-M方程为
(4)截止工作模式()相应的边界条件为
E-M方程为
加上边界条件
习题3.2一个NPN硅晶体管具有下列参数:
再均匀掺杂基区,,.若集电结被反向偏置,,计算在发射极基区一边的过量电子浓度,发射结电压以及基区输运因子.
习题4.5已知肖特基二极管的下列参数:
,,,.假设界面态密度可以忽略,在计算
(1))零偏压时势垒高度,内建电势差,耗尽层宽度;
(2)在0.3v的正偏压时的热离子发射电流密度.
习题5.1硅N沟道JFET参数:
,,,.计算
(1))内建电势
(2)夹断电压和(3)电导(4)在栅极和漏极为零偏压时实际的沟道电导.
例5.1在N沟道JFET中,,,,,,,.计算
(1))夹断电压和
(2)当栅极和源极两者接地时,的漏极电流.