微电子器件答案

一、填空题

1.PN结中P区和N区的掺杂浓度分别为NA和ND,本征载流子浓度为ni，

kTNANDln则PN结内建电势Vbi的表达式Vbi?。 2qni2.对于单边突变结P?N结，耗尽区主要分布在N区，该区浓度越低，则耗尽区宽度值越大，内建电场的最大值越小；随着正向偏压的增加，耗尽区宽度值降低，耗尽区内的电场降低，扩散电流提高；为了提高

P?N结二极管的雪崩击穿电压，应降低N区的浓度，这将提高反向饱

和电流IS。

解析：?|E|xn?smaxqNDxp?xd??s|Emax|qNA?s|Emax|?s|Emax|qNDxn?qNA??s?111?)|Emax|?s|Emax|qNDNAqN0(?s11Vbi???Edx?(xn?xp)|Emax|?|Emax|2?xp22qN0|Emax|?(2qN0Vbi)?[122kTNANDln(?sNAND)12ni]2?s(NA?ND)

对于单边突变结，可通过适当降低轻掺杂一侧的掺杂浓度，使势垒区拉宽来提高雪崩击穿电压。反向饱和电流IS?(qDpLpDpqDnDn2pn?np)?qni(?)LnLpNDLnNA3.在设计和制造晶体管时，为提高晶体管的电流放大系数，应当增加发射区和基区的掺杂浓度的比值解析：

实验指导书

实验名称：实验三 晶体管开关时间的测量 学时安排：4学时 实验类别：验证性 实验要求：必做

￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣ 一、实验目的和任务

1、测量双极型晶体管的开关时间；

2、熟悉开关时间的测试原理、掌握开关时间的测试方法； 3、研究测试条件变化对晶体管开关时间的影响。

二、实验原理介绍

图7.1 晶体管开关电路示意图 图7.2 开关晶体管输入、输出波形

图7.1是典型的NPN晶体管开关电路，图中RL和RB分别为负载电阻和基极偏置电阻-VBB

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和+VCC分别为基极和集电极的偏置电压。

如果给晶体管基极输入一脉冲信号Vb，基极和集电极电流ib和ic的波形如图7.2所示。 当基极无信号输入时，由于负偏压VBB的作用，使晶体管处于截至状态，集电极只有很小的反向漏电流即ICEO通过，输出电压接近于电源电压+VCC。此时晶体管相当于一个断开的开关。

当给晶体管输入正脉冲Vb时，晶体管导通。若晶体管处于饱和状态，则输出电压为饱和电压VCES，集电极电流为饱和电流ICS。此时，晶体管相

三 江 学 院

教 案

2013~2014学年第一学期

院系名称： 电子信息工程学院 课程名称： 微电子器件基础 教学时数： 48 授课班级： 111092A,111092B 主讲教师： 徐荣辉

三江学院教案编写规范

教案是教师在钻研教材、了解学生、设计教学法等前期工作的基础上，经过周密策划而编制的关于课程教学活动的具体实施方案。编写教案是教师备课工作中最为全面系统、深入具体的一步。教案可反映出教师的自身素质、教学水平、教学思路和教学经验。有了具体的教案，教师上课有备而来，就能应对课堂教学过程中出现的各种具体情况，提高教学效果，确保课堂教学的顺利实施。

一、教案的基本内容

1．章节之间或每次课之间的内容衔接； 2．本章节或每次授课的内容： （1）教学目的； （2）讲授的内容纲要； （3）重点、难点；

（4）采用的教学方法及实施步骤； （5）各教学步骤的时间分配；

（6）板书设计及教具、图表、幻灯和录像、计算机、投影仪等教学手段的使用。

任课教师应遵循

第二章 PN结

填空题

1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为NA=1.5×1016cm-3，则室温下该区的平衡多子浓度pp0与平衡少子浓度np0分别为（ ）和（ ）。

2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（ ）电荷，N区一侧带（ ）电荷。内建电场的方向是从（ ）区指向（ ）区。

3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。

4、PN结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（ ），内建电场的最大值就越（ ），内建电势Vbi就越（ ），反向饱和电流I0就越（ ），势垒电容CT就越（ ），雪崩击穿电压就越（ ）。

5、硅突变结内建电势Vbi可表为（ ），在室温下的典型值为（ ）伏特。

6、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（ ），势垒区的势垒高度会（ ）。 7、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（ ），势垒区的势垒高度会（ ）。 8、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度np与外加电压V之间的关系可表示为（ ）。若P型

南京邮电大学

课内实验报告

课 程 名： 微 电 子 器 件 设 计 任课教师： 专 业： 微 电 子 学 学 号： 姓 名：

2014/2015学年 第2学期 南京邮电大学 电子科学与工程学院

《微电子器件设计》课程实验第 2 次实验报告

实验内容及基本要求：

实验项目名称：NPN双极晶体管的工艺模拟 实验类型：验证 每组人数：1 实验内容及要求：

内容：采用Tsuprem4仿真软件对NPN晶体管进行工艺仿真。 要求：能够用Tsuprem4编制工艺仿真程序、会看工艺参数并能调整工艺流程，进而比较不同工艺流程对流片结果的影响。会将工艺仿真结果输出到文件中去。

实验考核办法：

实验结束要求写出实验报告。内容如下： 1、问题的分析与解答；

2、结果分析，比较不同工艺参数对结构的影响；

3、器件设计的进一步思考，如基区的宽度、掺杂浓度对电流增益影响的理论解释。频率特性的提取等等。

实验结果：（附后）

实验代码如下：

$ TSUPREM-4 -- Example , Part A

$ Bipolar active device reg

超导器件

摘要：对超导器件在国内外军事领域上的研究和应用进展进行了综述，分析了目前我国超导器件研制以及在武器装备上应用所面临的主要问题，提出了解决的办法。

关键词：超导；军事应用

科学发展史表明，一种新型材料的发现，将产生一系列的应用技术并推动相关的学科向前发展，而且其应用一般首先是从其军事应用开始的。1987 年发现的高温超导材料，把超导体的转变温度由液氦提高了液氮温度以上，大大降低了超导器件的运行成本，使得其在工程技术领域上的广泛应用成为了可能；到目前为止，全世界至少有 200多个科研单位和企业正在从事超导技术的研究，尤其是在军事应用领域，其角逐如火如荼。

由于超导材料在射频和微波波段内的表面电阻率比铜的要低 2 — 3 个数量级，射频损耗几乎可以忽略不计，因此采用超导材料研制的微波或者毫米波器件具有传统器件所无法比拟的性能优势，比如：高温超导滤波器具有极低的插人损耗和极优的频率选择性而且兼有平面器件小型化的优点，若把超导滤波器用于武器装备的接收机前端上，能大幅度提高接收系统的灵敏度、信噪比和抗干扰能力；还可增加雷达系统的探测距离，加长预警时间，增加通信系统的通信距离和抗干扰能力，提高导弹系统的制导精确度。超导滤波器是目前在军事上应

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微电子器件与IC的可靠性与失效分析——（三）MOSFET栅氧化层的性能退化

2010-08-19 15:42:21| 分类： 微电子电路 | 标签：可靠性 失效率 栅氧化层 mos ic |字号 订阅

作者：Xie M. X. (UESTC，成都市)

影响MOS器件及其集成电路可靠性的因素很多，有设计方面的，如材料、器件和工艺等的选取；有工艺方面的，如物理、化学等工艺的不稳定性；也有使用方面的，如电、热、机械等的应力和水汽等的侵入等。

从器件和工艺方面来考虑，影响MOS集成电路可靠性的主要因素有三个：一是栅极氧化层性能退化；二是热电子效应；三是电极布线的退化。

MOSFET的栅极二氧化硅薄膜是决定器件性能的关键性材料。因为二氧化硅薄膜具有良好的绝缘性，同时它与Si表面接触的表面态密度又很低，所以最常用作为栅绝缘层。

栅氧化层一般是采用热氧化来制备的，良好氧化层的漏电流基本上为0，并且具有较高的击穿电场强度（击穿电场强度约为10MV/cm）。但是，实际上发现，在器件和电路工作时，有时会发生由于栅氧化层的漏电、并导致击穿而引起的失效；产生这种后果的根本原因就是氧化层在电压作用下性能

重点与难点

第1章 半导体器件基本方程

一般来说要从原始形式的半导体器件基本方程出发来求解析解是极其困难的，通常需要先对方程在一定的具体条件下采用某些假设来加以简化，然后再来求其近似解。随着半导体器件的尺寸不断缩小，建立新解析模型的工作也越来越困难，一些假设受到了更大的限制并变得更为复杂。简化的原则是既要使计算变得容易，又要能保证达到足够的精确度。如果把计算的容易度与精确度的乘积作为优值的话，那么从某种意义上来说，对半导体器件的分析问题，就是不断地寻找具有更高优值的简化方法。要向学生反复解释，任何方法都是近似的，关键是看其精确程度和难易程度。此外，有些近似方法在某些条件下能够采用，但在另外的条件下就不能采用，这会在后面的内容中具体体现出来。

第2章 PN结

第2.1节 PN结的平衡状态

本节的重点是PN结空间电荷区的形成、内建电势的推导与计算、耗尽区宽度的推导与计算。

本节的难点是对耗尽近似的理解。要向学生强调多子浓度与少子浓度相差极其巨大，从而有助于理解耗尽近似的概念，即所谓耗尽，是指“耗尽区”中的载流子浓度与平衡多子浓度或掺杂浓度相比可以忽略。

第2.2节 PN结的直流电流电压方程

本节的重点是对PN结扩散电流的推导。讲课时应该先作定性介

微电子器件与IC的可靠性与失效分析——（二）失效机理及其预防措施（小结）[Ⅱ]

2010-06-08 08:29:57| 分类： 微电子电路 | 标签：衬底 寄生 晶体管 mos ic |字号 订阅

（IC的失效机理主要有哪些？预防各种失效的主要措施分别有哪些？）

作者：Xie M. X. (UESTC，成都市)

（8）寄生沟道：

寄生沟道是在半导体表面上不需要导电的地方无意中出现的一种导电通路，这会破坏器件和集成电路的性能——失效。

在IC中寄生沟道的产生原因主要有两个：

①芯片表面上连线不当。一般来说，硅表面上的导体（金属或者掺杂多晶硅）都有可能形成寄生沟道。若有导体跨越在两个扩散区之上，即会出现寄生沟道、有电流通过。因为寄生沟道往往很长，故寄生沟道引起的电流一般较小；但即使如此，这种小的漏电流对于低功耗模拟电路而言，也会导致其参数发生变化——失效。一般，当具有较高电压的引线跨越轻掺杂半导体表面时，就有可能在其下面产生反型层——寄生沟道。

②与绝缘膜有关的静电电荷散布。在芯片表面不存在导体的情况下，有时候也会在硅表面上形成导电的寄生沟道，这主要就是由于所谓电荷散布的缘故。对于附着在半导体表面上的绝缘膜（氧化膜、氮化

第一章 常用电子元器件知识

第一节、电阻器

1.1 电阻器的含义:在电路中对电流有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫电阻. 1.2 电阻器的英文缩写：R（Resistor） 及排阻RN

1.3 电阻器在电路符号： R 或 WWW 1.4 电阻器的常见单位:千欧姆（KΩ）, 兆欧姆（MΩ） 1.5 电阻器的单位换算: 1兆欧=103千欧=106欧

1.6 电阻器的特性：电阻为线性原件，即电阻两端电压与流过电阻的电流成正比，通过这段导体的电流强度与这段导体的电阻成反比。即欧姆定律：I=U/R。

表 1.7 电阻的作用为分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。

1.8 电阻器在电路中用“R”加数字表示，如：R15表示编号为15的电阻器。 1.9 电阻器的在电路中的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。

a、直标法是将电阻器的标称值用数字和文字符号直接标在电阻体上,其允许偏差则用百分数表示,未标偏差值的即为±20%.

b、数码标示法主要用于贴片等小体积的电路，在三为数码中,从左至右第一,二位数表示有效数字,第三位表示10的倍幂或者用R表