【合肥工业大学】【半导体器件物理】试卷含答案

合肥工业大学

《半导体器件物理》试卷（一）标准答案及评分细则

一、填空（共32分，每空2分）

1、 PN扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。

2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压VT产生影响，具体地，对

于短沟道器件对VT的影响为下降，对于窄沟道器件对VT的影响为上升。

3、在NPN型BJT中其集电极电流IC受V电压控制，其基极电流IB受V

电压控制。

4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是

寄生参数小，响应速度快等。

5、PN生雪崩击穿的条件为

6、当MOSFET进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因

有沟道长度调制效应，漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。

二、简述（共18分，每小题6分）

1、Early

电压VA； 答案：

2、截止频率

fT；

答案：截止频率即电流增益下降到1时所对应的频率值。

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3、耗尽层宽度W。

答案：P型材料和N型材料接触后形成PN结，由于存在浓度差，就会产生空间电荷区，而空间电荷区的宽度就称为耗尽层宽度W。

三、分析（共20分，每小题10分）

1、对于PNP型BJT工作在正向有源区时载流子的输运情况；

答案：对于PNP型晶体管,其发射区多数载流子空穴向集电区扩散,形成电流IEP，其中一部分空穴与基区的电子复合，形成基极电流的IB的主要部分，集电极接收大部分空穴形成电流ICP，它是IC的主要部分。

2、热平衡时突变PN结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相

应的I-V特性曲线。（每个图2分）

答案：热平衡时突变PN结的能带图、电场分布如下所示，

反向偏置后的能带图和相应的I-V特性曲线如下所示。

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四、计算推导（共30分，每小题15分）

1、MOSFET工作在非饱和区时的Sah方程推导，并求解跨导gm和沟道电导

gD，说明提高gm的具体措施；（每步2分，电导计算4分，措施3分） 答案：

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gm

ID VGS ID VDS

VGS constVDS const

Cox nW

LCox nW

L

VDS，

gD

[(VGS VT) VDS]

提高gm的具体措施有：（1）增大载流子迁移率，选用体内迁移率高的材料；（2）减小栅氧化层厚度，制作高质量的尽可能薄的栅氧化层；（3）增大器件的宽长比；（4）减小器件的串联电阻。 2、在NPN双极型晶体管正向有源区工作时，IC ISexpIS

qVBEkT

qVBEkT

)，

IB

F

[exp(

) 1]，试求该器件正向电流增益 F，并说明提高 F的

几种途径。 其中，IC qAE

ni

2

DB

NBWB

exp(

qVBEkT

)，IB qAE

ni

2

DE

NEWE

[exp(

qVBEkT

) 1]。（计

算推导9分，措施6分） 答案：经推导计算可得， F

ICIB

NEDBWENBDEWB

，提高 F的措施有：（1）增

大发射区/基区浓度比，即发射区采取重掺杂；（2）增大基区少数载流子的扩散系数，即选用NPN型器件；（3）增大发射区/基区厚度比，即减薄基区的厚度。

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