半导体器件物理复习重点.docx
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半导体器件物理复习重点
第一章PN结
1、1PN结就是怎么形成的？
耗尽区:
正因为空间电荷区内不存在任何可动的电荷,所以该区也称为耗尽区。
空间电荷边缘存在多子浓度梯度,多数载流子便受到了一个扩散力。
在热平衡状态下,电场力与扩散力相互平衡。
p型半导体与n型半导体接触面形成pn结,p区中有大量空穴流向n区并留下负离子,n区中有大量电子流向p区并留下正离子（这部分叫做载流子的扩散）,正负离子形成的电场叫做空间电荷区,正离子阻碍电子流走,负离子阻碍空穴流走（这部分叫做载流子的漂移）,载流子的扩散与漂移达到动态平衡,所以pn结不加电压下呈电中性。
1、2PN结的能带图（平衡与偏压）
无外加偏压,处于热平衡状态下,费米能级处处相等且恒定不变。
1、3内建电势差计算
N区导带电子试图进入p区导带时遇到了一个势垒,这个势垒称为内建电势差。
1、4空间电荷区的宽度计算
1、5PN结电容的计算
第二章PN结二极管
2、1理想PN结电流模型就是什么？
势垒维持了热平衡。
反偏:
n区相对于p区电势为正,所以n区内的费米能级低于p区内的费米能级,势垒变得更高,阻止了电子与空穴的流动,因此pn结上基本没有电流流动。
正偏:
p区相对于n区电势为正,所以p区内的费米能级低于n区内的费米能级,势垒变得更低,电场变低了,所以电子与空穴不能分别滞留在n区与p区,所以pn结内就形成了一股由n区到p区的电子与p区到n区的空穴。
电荷的流动在pn结内形成了一股电流。
过剩少子电子:
正偏电压降低了势垒,这样就使得n区内的多子可以穿过耗尽区而注入到p区内,注入的电子增加了p区少子电子的浓度。
2、2少数载流子分布（边界条件与近似分布）
2、3理想PN结电流
2、4PN结二极管的等效电路（扩散电阻与扩散电容的概念）？
扩散电阻:
在二极管外加直流正偏电压,再在直流上加一个小的低频正弦电压,则直流之上就产生了个叠加小信号正弦电流,正弦电压与正弦电流就产生了个增量电阻,即扩散电阻。
扩散电容:
在直流电压上加一个很小的交流电压,随着外加正偏电压的改变,穿过空间电荷区注入到n区内的空穴数量也发生了变化。
P区内的少子电子浓度也经历了同样的过程,n区内的空穴与p区内的电子充放电过程产生了电容,即扩散电容。
2、5产生-复合电流的计算
2、6PN结的两种击穿机制有什么不同？
齐纳击穿:
重掺杂的pn结由于隧穿机制而发生齐纳击穿。
在重掺杂pn结内,反偏条件下结两侧的导带与价带离得非常近,以至于电子可以由p区直接隧穿到n区的导带。
即齐纳击穿。
雪崩击穿:
当电子或空穴穿越空间电荷区时,由于电场的作用,她们的能量会增加,增加到一定的一定程度时,并与耗尽区的原子电子发生碰撞,便会产生新的电子空穴对,新的电子空穴又会撞击原子内的电子,于就是就发生了雪崩击穿。
对于大多数pn结来说,雪崩击穿占主导地位。
在电场的作用下,新的电子与空穴会朝着相反的方向运动,于就是便形成了新的电流。
第三章双极晶体管
3、1双极晶体管的工作原理就是什么？
3、2双极晶体管有几种工作模式,哪种就是放大模式？
正向有源,反向有源,截止,饱与。
3、3双极晶体管的少子分布（图示）
3、4双极晶体管的电流成分（图示）,它们就是怎样形成的？
正向有源时同少子分布。
3、5低频共基极电流增益的公式总结（分析如何提高晶体管的增益系数）
3、6等效电路模型（Ebers-Moll模型与Hybrid-Pi模型）（画图与简述）
3、7双极晶体管的截止频率受哪些因素影响？
基区渡越时间。
利用有内建电场的缓变掺杂基区。
3、8双极晶体管的击穿有哪两种机制？
第四章MOS场效应晶体管基础
4、1MOS结构怎么使半导体产生从堆积、耗尽到反型的变化？
反型:
当在棚极加上更大的负电压时,导带与价带的弯曲程度更加明显了,本证费米能级已经在费米能级的上方了,以至于价带比导带更接近费米能级,这个结果表明半导体表面就是p型的,通过施加足够大的负电压半导体表面已经从n型转为p型了。
这就就是半导体表面的空穴反型层。
4、2MOS结构的平衡能带图（表面势、功函数与亲与能）及平衡能带关系
4、3栅压的计算（非平衡能带关系）
4、4平带电压的计算
4、5阈值电压的计算*
4、6MOS电容的计算
总的电容公式:
最大电容:
平带电容:
最小电容:
4、7MOSFET的工作原理就是什么？
4、8电流-电压关系（计算）
N沟道:
P沟道:
4、9MOSFET的跨导计算
4、10MOSFET的等效电路（简化等效电路）
4、11MOSFET的截止频率主要取决于什么因素？
第五章光器件
5、1电子-空穴对的产生率:
5、2PN结太阳能电池的电流
5、3光电导计算
5、4光电导增益
5、5光电二极管的光电流
5、6PIN二极管怎么提高光电探测效率？
5、7发光二极管的内量子效率主要取决于哪些因素？
5、8PN结二极管激光器怎样实现粒子数反转（借助于能带图说明）
第六章MOS场效应晶体管:
概念的深入
6、1MOSFET按比例缩小理论（恒定电场缩小）,哪些参数缩小,哪些参数增大？
6、2结型场效应晶体管的工作原理就是什么？
它有什么特点
6、3设计一种半导体器件,说明其工作原理。
（1）结结构、能带结构（势垒）、电路结构（等效）;
（2）载流子分布、电流形成机制、伏-安特性;
（3）增益系数、频率响应。
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