半导体器件物理复习重点.docx

1、半导体器件物理复习重点第一章PN结1.1PN结是怎么形成的？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型半导体和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（平衡和偏压）无外加偏压，

2、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。V kT NaNdVbi Fp Fn In 2e ni1.4空间电荷区的宽度计算1/2W 2 s(Vbi Vr) Na Nde NaNdNaXp NdXn1.5 PN结电容的计算Ce sNaNd1/2s2(Vbi Vr)NNd) W第二章PN结二极管2.1理想PN结电流模型是什么？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

3、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区的电子和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（边界条件和近似分布）2.3理想PN结电流J Js exp - 1s kTeDp pn0 eDn np0 2 1 Dn 1 DpJs 二 L eni N T.p n a i n0 d p02.4 PN结二极管的等效

4、电路（扩散电阻和扩散电容的 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, W enW eVa ,Jrec eRdx exp 10 2 0 2kT2.6 PN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

5、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，他们的能量会增加，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是什么?3.2双极晶体管有几种工作模式，哪种是放大模式？ 正向有源，反向有源，截止

6、，饱和。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）11 pe0DeLb tanh(xB / Lb) Db0DbLe tanh(xE /Le)T cosh(xB / Lb)1 11 21 -(xb/Lb)22 11 4冷 eVBEJso 2kT型）（画图和简述）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

7、变化？反型：当在棚极加上更大的负电压时，导带和价带的 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、功函数和亲和 能）及平衡能带关系VOX 0 s0 ms4.3栅压的计算（非平衡能带关系）VG Vox s ms4.4平带电压的计算/ 些VFB msCOX4.5阈值电压的计算*|QsD（max）| Qss |Qsd （max）VTN ms 2 f p VFB 2 f pCOX COXQsD (m

8、ax) eNaXdTXdTeNamsoxEg 2e fpVtp -Qsd (max)COXQss 2ms 2 f nQsd (max)COXVFB 2 f nCoxtoxQSD (max) eNdxdT14 s fn 2ni2ems mCoxoxtox4.6 MOS电容的计算总的电容公式：最大电容:c c _OXC max C OX平带电容:最小电容:sVth4.7 MOSFET勺工作原理是什么?4.8电流-电压关系(计算)N沟道：Id W2lC2(VGs Vt )Vds VDsVDs(sat) Vgs VtId (sat) 也nCoX vDS(sat) cVgs Vt)2 2L 2LP沟道:

9、W pCoX 2Id 2(Vsg VQVsd VSDVsD(sat) Vsg Vt4.9 MOSFET勺跨导计算Vgsgm4.10 MOSFET勺等效电路（简化等效电路）gm4.11 MOSFET勺截止频率主要取决于什么因素?f gmI T2 (CgST Cm) 2 CgfT_n Ms_Vt )2 L2第五章光器件5.1电子-空穴对的产生率:，/、 I (x) g(x)- h5.2 PN结太阳能电池的电流. eV I I l Is exp 15.3光电导计算e( n p) p e( n p)Gl pII5.4光电导增益Ph eGAL tp(1 p)eGLAL Ln n5.5光电二极管的光电流Jl eGL(W Lp Ln)5.6 PIN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？5.8 PN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效应晶体管：概念的深入6.1 MOSFET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。