《半导体物理学》习地训练题目库Word格式文档下载.docx

1、 FP（Ei为参考）的位置 示意图。（d） 画出平衡下的能带图，标出 EC、Ev、Efp、E能级的位置， 在此基础上再画出光注入时，Efp和Efn ,并说明偏离Efp的程度是 不同的。12.室温下施主杂质浓度 Nd=4 X1015 cm-3的N型半导体，测得载 流子迁移率口 n=1050cm 2/V s,p=400 cm2/V s, KT/q=0.026V, 求相应的扩散系数和扩散长度为多少？第2章思考题和习题1.简述PN结空间电荷区的形成过程和动态平衡过程。2.画出平衡PN结，正向PN结与反向PN结的能带图，并进行比 较。3.如图2 - 6 9所示，试分析正向小注入时，电子与空穴在5个区域

2、中的运动情况。4.仍如图2 - 6 9为例试分析PN结加反向偏压时，电子与空穴在5 个区域中的运动情况。5试画出正、反向PN结少子浓度分布示意图，写出边界少子浓度及 少子浓度分布式，并给予比较。6.用平衡PN结的净空穴等于零的方法，推导出突变结的接触电动 势差Ud表达式。7 .简述正反向PN结的电流转换和传输机理。&何为正向PN结空间电荷区复合电流和反向 PN结空间电荷区的 产生电流。9.写出正、反向电流电压关系表达式，画出PN结的伏安特性曲线, 并解释pN结的整流特性特性。10.推导硅突变结空间电荷区电场分布及其宽度表达式。并画出示 意图。11.推导线性缓变变结空间电荷区电场分布及其宽度表达

3、式。并画 出示意图。12.什么叫PN结的击穿与击穿电压，简述PN结雪崩击穿与隧道击 穿的机理，并说明两者之间的不同之处。13.如何提高硅单边突变结的雪崩击穿电压？14.如何提高线性缓变结的雪崩击穿电压？15.如何减小PN结的表面漏电流？16.什么叫PN结的电容效应、势垒电容和扩散电容？17.什么叫做二极管的反向恢复过程和反向恢复时间？提高二极管 开关速度的途径有哪些?18.以N型硅片为衬底扩硼制备PN结，已知硼的分布为高斯函数 分布，衬底浓度Nd=1 xi015/cm 3，在扩散温度为1180 C下硼在硅 中的扩散系数 D=1.5 x10-12cm2/s，扩散时间t=30min，扩散结深 Xj

4、=2.7 gm。试求：扩散层表面杂质浓度Ns?结深处的浓度梯度杂质浓度不同，接触电动势差的大小也不同。15 310 cmO外加正向电压为.5V时的正向电流密度J ?电子电流与空穴电流的比值？并给以解释。22.仍以上题的条件为例，假设 g n 计算4V反向偏压时的产生电流密度。23.最大电场强度（T=300K ）?求反型电压300 V时的最大电场强度。20 424.对于一个浓度梯度为10 cm的硅线性缓变结，耗尽层宽度为0-5 m。计算最大电场强度和结的总电压降。19 3 15 3 A . 3 225.一硅 P N 结，其 Na 10 cm ,Nd 10 cm ，面积 A 1 10 cm，计算反

5、向偏压U分别等于5V和10/的么势垒电容Ct、空间电荷区宽度Xm 和最大电场强度Em。16 326.计算硅P N结的击穿电压，其Nd 10 cm （利用简化式）。27.在衬底杂质浓度Nd 5 10 cm的N型硅晶片上进行硼扩散，形成18 3PN结,硼扩散后的表面浓度Ns 10 cm ,结深Xj 5 m。试求结深处的浓度梯度aj，施加反向偏压5时的单位面积势垒电容和击穿电压U B。28.设计一 P N突变结二极管。其反向电压为，且正向偏压为 兀时的正向电流为22mA。并假设p0 10 ?s。29.一硅P N结，Nd 10 cm，求击穿时的耗尽层宽度，若 N区减 小到5 m计算击穿电压并进行比较。

6、18 3 15 330.一个理想的硅突变结Na 10 cm ,Nd 10 cm，求计算250K、 300K、400K、500K下的内建电场Ud，并画出Ud对温度T的关系曲 线。用能带图讨论所得结果。求 300K下零偏压的耗尽层宽度和最大电场第3章思考题和习题1.画出PNP晶体管在平衡和有源工作模式下的能带图和少子分布示意图。2.画出正偏置的NPN晶体管载流子输运过程示意图，并解释电流传 输和转换机理。3解释发射效率丫 o和基区输运系数B o*的物理意义。4解释晶体管共基极直流电流放大系数a o,共发射极直流电流放大 系数Bo的含义，并写出a 0、旳、丫0和Bo *的关系式。5什么叫均匀基层晶体

7、管和缓变基区晶体管？两者在工作原理上有 什么不同？6.画出晶体管共基极、共发射机直流输出、输出特性曲线、并讨论 它们之间的异同。7.晶体管的反向电流I CEO、Ieeo、Ice o是如何定义的？写出I CEO与I CEO之间的关系式并加以讨论。8.晶体管的反向击穿电压EU ceo、EUceo、EUeeo是如何定义 的？写出EU ceo与EU ceo之间的关系式，并加以讨论。9.高频时晶体管电流放大系数下降的原因是什么？10.描写晶体管的频率参数主要有哪些？它们分别的含义是什么？11.影响特征频率f T的因素是什么？如何特征频率f T ？12.画出晶体管共基极咼频等效电路图和共发射极咼频等效电路

8、图。13.大电流时晶体管的B o、fT下降的主要原因是什么？14.简要叙述大注入效应、基区扩展效应、发射极电流集边效应的机 理。15.什么叫晶体管最大耗散功率P CM ?它与哪些因素有关？如何减 少晶体管热阻R T？16.画出晶体管的开关波形，图中注明延迟时间T d、上升时间t r、 储存时间t s、下降时间t f，并解释其物理意义。17.解释晶体管的饱和状态、截止状态、临界饱和和深饱和的物理意 义。18.以NPN硅平面为例，当发射结正偏、集电结反偏状态下，分别 说明从发射极进入的电子流，在晶体管的发射区、发射结势垒区、基 区、集电结势垒和集电区的传输过程中，以什么运动形式（指扩散或 漂移）为

9、主。19.试比较f a、fB、f 丁的相对大小。20.画出晶体管饱和态时的载流子分布， 并简述超量存储电荷的消失 过程。21.画出普通晶闸的基本结构图，并简述其基本工作原理。22.有一低频小功率合金晶体管，用 N型Ge作基片，其电阻率为1.5 cm，用烧铟合金方法制备发射区和集电区，两区掺杂浓度约为3 X1018/cm 3，求 ro （已知 Wb=50 m , Lne=5 m）。23.某一对称的P+NP +错合金管，基区宽度为5 m,基区杂质浓度 为5 X1015cm-3，基区空穴寿命为10 s （ Ae=A c=10 -3cm2）。计算在 Ueb=0.26V、Ucb=-50V 时的基极电流I

10、b ?求出上述条件下的a 0和B o （r0 1）。24.已知均匀基区硅 NPN 晶体管的丫 0=0.99 ,BUcbo = 150V,W b = 18.7 m，基区中电子寿命Tb=1us （若忽略发射结 空间电荷区复合和基区表面复合） ，求a 0、B*和BUceo （设Dn=35cm 2/s）.25.已知NPN双扩散外延平面晶体管，集电区电阻率p c=1.2 Qcm , 集电区厚度 Wc=10 m，硼扩散表面浓度 Nbs=5 X1018cm-3，结深 Xjc=1.4 m。求集电极偏置电压分别为25V和2V时产生基区扩展效 应的临界电流密度。26.已知P+NP晶体管，其发射区、基区、集电区德杂

11、质浓度分别为5 xi018cm-3、2 xi016cm-3、1 xi015cm-3，基区宽度 Wb=1.0 m ,器件截面积为0.2mm2,当发射结上的正向偏压为0.5V，集电结反向 偏压为5V时，计算：（1）中性基区宽度？（ 2）发射结少数载流子 浓度？27.对于习题26中的晶体管，少数载流子在发射区、基区、集电区 德扩散系数分别为52cm 2/s、40cm 2/s、115cm 2/s，对应的少数载 流寿命分别为10-8s、10-7s、10-6s，求晶体管的各电流分量？28.利用习题26、习题27所得到的结果，求出晶体管的端点电流Ie、 Ic和Ib。求出晶体管的发射效率、基区输运系数、共基极

12、电流增益 和共发射极电流增益，并讨论如何改善发射效率和基区运输系数？29.判断下列两个晶体管的最大电压的机构是否穿通：晶体管 1:BUcbo = 105V ; BUceo=96V ; BUebo=9V ; BUces=105V（BU ces为基极发射极短路时的集电极 发射极击穿电压） 晶体管 2: BUcbo=75V ; BUceo=59V ; BUebo=6V。30.已知NPN晶体管共发射极电流增益低频值 0=100 ,在20MHz 下测得电流增益|创=60。求工作频率上升到400MHz时，B下降到 多少？计算出该管的？ B和？T。31.分别画出NPN晶体管小注入和大注入时基区少子分布图，简

13、述 两者的区别于原因。32.硅NPN平面晶体管，其外延厚度为10 m ,掺杂浓度 N=10 15.cm-3，计算|Ucb|=20V时，产生有效基区扩展效应的临界电 流密度。33.晶体管处于饱和状态时Ie=Ic+Ib的关系式是否成立？画出少子 的分布与电流传输图，并加以说明。34.对于具有同样几何形状、杂质分布和少子寿命的硅和错 PNP、NPN管，哪一种晶体管的开关速度最快？35.硅NPN平面管的基区杂质为高斯分布，在发射区表面的受主浓 度为1019 cm-3，发射结构深度为0.75 am,集电结结深为1.5 集电区杂质浓度为1015 cm -3，试求其最大集电极电流浓度？36.硅晶体管的集电区

14、总厚度为100 am,面积为10-4cm2，当集电 极电压为10V电流为100mA时，其结温与管壳温度之差为几度（忽 略其他介质的热阻）？37.硅NPN晶体管的基区平均杂质浓度为 5 X1017cm-3，基区宽度 为2,发射极条宽为12 am, （3=50,如果基区横向压降为kT/q ,求发 射极最大电流密度。38.在习题37中晶体管的？ t为800MHz，工作频率为500MHz , 如果通过发射极的电流浓度为 3000A/cm 2，则其发射极有效条宽应 为多少？第4章思考题和习题I.试画出Ug =0时，P衬底的SiO2栅极的MOS二级管能带图。2试画出P型衬底的理想MOS二极管不同偏压下对应

15、截流子积累、 耗尽及强反型的能带图及电荷分布示意图。3.试画出SiO2 Si系统的电荷分布图。4.N沟和P沟MOS场效应晶体管有什么不同？概述其基本工作原 理。5.制作N沟增强型MOS管衬底材料的电阻率与制作 N沟耗尽型 MOS管衬底的电阻率，哪个选的应高一些，为什么？6.MOS场效应晶体管的阈值电压 Ut值电压受那些因素的影响？其 中最重要的是哪个？7.MOS场效应晶体管的输出特性曲线可分为哪几个区？每个区所对应的工作状态是什么？8.用推导N沟MOS器件漏电流表示式的方法，试推导出P沟MOS 器件的漏电流表示式。9.为什么MOS场效应晶体管的饱和电流并不完全饱和？10.MOS场效应晶体管跨导

16、的物理意义是什么？II.如何提高MOS场效应晶体管的频率特性？12.MOS场效应晶体管的开关特性与什么因素有关？如何提高其开 关速度？13.短沟道效应对MOS场效应晶体管特性产生什么影响？14.已知P沟MOS器件的衬底杂质浓度Nd=5 xi015cm-3，栅氧化层厚度tox = 100nm，栅电极材料为金属铝，测得器件的 值电压Ug=-2.5V。试计算SiO2中的正电荷密度Qox ;若加上衬底偏置电压 Ubs=10V， 值电压漂移多少？分别计算 Ubs为0V、10V时最大耗 尽层宽度？15.已知N沟MOS器件的衬底杂质浓度Na=5 xi015cm-3，栅极为 金属铝，栅氧化层厚度tox=15O

17、nm , SQ2中的正电荷密度Qox=1 X10 22q/cm 2 （q为电子电荷），试求该管的阈值电压Ut?并说明它是 耗尽型还是增强型的？16.如果一个MOS场效应晶体管的Ut=0V ,Ugs=4V , bs=3mA 时，MOS管是否工作在饱和区？17.在掺杂浓度NA=1015cm-3P型Si衬底上制作两个N沟MOS管， 其栅SiO2层的厚度分别为100nm 和200nm，若Ugs-U fb=15V , 则Uds为多少时，漏极电流达到饱和？18.已知N沟MOS器件具有下列参数：Na二1X1016cm-3 =5 0 0 cm2/ V .S, tOX = 1 5 Onm ,L = 4m，沟道宽

18、度 W=100 am, Ut=0 . 5 V。试计算Ugs=4V时的跨导g ms ;若已知 Qox =5 X1010C/cm 2，试计算 Ugs=4V , Uds=10A 时的器件的饱和漏电导 gDsat ；试计算器件的截止频率fT ？19.已知 N 沟 MOS 器件 Na二 1X1016 cm-3, tox=150nm ,L = 4am试计算Ugs=0V时，器件的漏源击穿电压，并解释击穿受什么限 制。20.定性说明在什么情况下MOS场效应晶体管会出现短沟道效应？第5章半导体器件制备技术1.硅的晶格常数为5.43?，假设硅原子为一硬球模型，试计算硅原 子的半径和确定硅原子的浓度为多少？2.用于

19、柴可拉斯基法的籽晶，通常先拉成一小直径（5.5mm ）的狭 窄颈以作为无位错生长的开始，如果硅的临界屈服度为2 X 106g/cm 2，试计算此籽晶可以支撑的200mm 直径单晶锭的最大长 度。3.在利用柴可拉斯基法锁生长的晶体中掺入硼原子，为何在尾端的 硼原子浓度会比籽晶端的浓度高？4.简述热氧化形成SiO2的机理和制备SiO2的方法？5.试比较湿法化学腐蚀和干法刻蚀的优缺点。6. 假设测得的磷扩散分布可以用高斯函数表示，其扩散系数 D=2.3Xl0-13cm/s，测出的表面浓度是 1 Xl018cm-3，衬底浓度为 1 X1015cm-3，测得结深为1um，试计算扩散时间和扩散层中的全部杂 质量。7.画出离子注入系统示意图，并结合图简述离子注入机理。、8.为何在定积多晶硅时，通常以硅烷为气体源，而不以硅氯化物为 气体源？9. 解释为何一般锭积多晶硅薄膜的温度普遍较低，大约在 600 650 C之间。10.简述硅平面工艺的过程和各个工序的意义。第6章 Ga在SiO 2/Si结构下的开管掺杂1.简述开展Ga在SiO2/Si结构下单温区开管掺杂的背景。2.叙述Ga在SiO2/Si系下实现掺杂的原理。3.简述再分布过程近硅表面Ga的反扩散特性。4.简述开管扩Ga对晶体管I-V特性的影响。5.简述开管扩Ga在晶闸管一类器件中的应用原理。