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、1 PN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、2 PN结的能带图(平衡与偏压)无外加偏压,处于热平衡状

2、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、5 PN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

3、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、4 PN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

4、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、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

5、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、1 MOS结构怎么

6、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、2 MOS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、6 MOS电容的计算总的电容公式:最大电容:平带电容:,最小电容:,4、7 MOSFET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

7、:4、9 MOSFET的跨导计算4、10 MOSFET的等效电路(简化等效电路)4、11 MOSFET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、2 PN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、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场效应晶体管:概念的深入6、1 MOSFET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。