半导体复习秘籍(其实是从成哥那里搬过来的)

一、名词解释以及简答题二极管部分1、突变结：对于离子注入或在轻掺杂的原始晶片上进行浅结扩散的情况，且N型与P型之间的过渡是陡峭的。2、线性缓变结：在中等掺杂到重掺杂的原始晶片上进行深结扩散的情况，而且N型和P型之间的过渡是逐渐改变。3、空间耗尽区，耗尽层相似：（1）P-Si与N-si形成pn结，由于P-Si中有大量空穴，N-si中有大量电子，当结合后，P-Si的空穴扩散到N-si中，N-si中的电子扩散到P-Si中，从而在P-Si中形成带负电的掺杂，而在N-si中形成带正电的掺杂，也就是耗尽区，其中耗尽区中存在电场，有漂移产生，从而平衡了扩散。4、正向注入（扩散）：正偏时：扩散流大于漂移流，n区电子扩散到p区（-xp)处积累成为p区的少子；p区的空穴扩散到n区的（xn）处积累成为n区的少子。这一过程称为正向注入。5、反向抽取（漂移）:反偏时：p区的电子漂移到n区，n区的空穴漂移到p区，这一过程称为反向抽取。6、变容二极管:工作在反偏状态下的二极管，势垒电容随反偏电压的增加而减小，称为变容二极管。7、肖特基二极管：金属和半导体形成整流接触时具有正向导通，反向截止的作用，称作肖特基二极管。8、隧道二极管：n区和p区都为简并掺杂的pn结称为隧道二极管。9、长二极管：pn结的p区和n区准中性区域的宽度远大于扩散长度时，则称这个二极管为长二极管。10、短二极管：pn结轻掺杂一侧的准中性区域的宽度与扩散长度同数量级或更小时，则称这个二极管为窄基区二极管或短二极管11、势垒电容Cj：形成空间电荷区的电荷随外加电压变化。12、扩散电容Cd：p-n结两边扩散区中，当加正向偏压时，有少子的注入，并积累电荷，它也随外电压而变化.扩散区的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应。13、.二极管的存贮延迟时间和反向恢复时间及其物理根源：电荷存储和反向恢复时间：正偏时，电子从n区注入到p区，空穴从p区注入到n区，在耗尽层边界有少子的积累。导致p-n结内有等量的过剩电子和空穴-电荷的存储。突然反向时，这些存储电荷不能立即去除，消除存储的电荷有两种途径：复合和漂移。都需要经过一定时间ts,p-n结才能达到反偏状态，这个时间为反向恢复时间14、真空能级Eo:电子完全脱离材料本身的束缚所需的最小能量15、功函数：从费米能级到真空能级的能量差16、电子亲和势：真空能级到价带底的能量差17、少子扩散区：PN结在正偏时，则会在结的两边临界处会积累电荷，使得浓度比其他地方高，从而形成扩散区，往两边扩散。18、雪崩击穿：在反偏下，电子、空穴在电场作用下与耗尽区里的原子不断地碰撞，最后到达边界，当反偏电压过大时，电子的动能很大，在与耗尽区中的原子碰撞，能产生电子空穴对，多次碰撞后，产生大量的电子空穴对，形成比较大的电流。19、齐纳击穿：在高掺杂下，PN结的耗尽层宽度很小，不大的反向电压可在耗尽层形成很强电厂，而直接破坏共价键，使价电子脱离共价键舒服，产生电子空穴对，致使电流剧增。20、欧姆接触和整流接触：（P型的就倒过来）三极管部分1、制备三极管（晶体管）的基本要求以及原因：NENBNC：提高发散区的发散效率基区宽度远远小于少子扩散长度：使基区的电子空穴复合约为零。2、发射效率：发射区中多数载流子形成的电流与发射区的总电流比值。3、基区运输系数：集电区中多数载流子形成的电流与发射区中多数载流子形成的电流比值。PNPNPN4、基区宽度调制效应和基区穿通：基区准中性宽度W随着外加电压Veb和Vcb的变化而变化的现象叫做基区宽度调制效应当基区准中性宽度W变化为零时，也就是基区变成了耗尽区，这时基区穿通。5、发射极电流集边效应：由于BJT存在一定的基极电阻，包括发射区正下方的基区横向电阻和发射区以外基区的电阻，而基极电流是在基区横向电阻流动，这样在基极电阻上产生电压降，使发射区正下方基区中各点的电位不一样，发射结边缘相差电势大，中心低，从而使得发射周围边缘处电流密度大。6、共基极电流放大系数：7、共发射极电流放大系数：8、Icbo：发射极开路，在CB结上加反偏电压而使电流达到饱和。9、Iceo：基极开路，使得CB结反偏，BE结正偏，流过CB结的饱和电压。10、Vcbo：11、Vceo：12、三极管的四种偏置模式：12、四种偏置模式下各区少子分布图：MOSEFT部分1、场效应：通过调节加在金属板的电压来调节其下的半导体的电导，从而调节半导体的电导率2、沟道和沟道电荷：当外加的栅电压足够时，形成耗尽层并在SiO2下开始积累电荷形成反型层，这电荷连接了漏极和源极而导通，这就是沟道。构成沟道的电子（空穴）就是沟道电荷。3、理想MOS管结构的基本假设：（1）在氧化物中或在氧化物和半导体之间的界面上不存在电荷。（2）金属和半导体之间的功函数差为零.（3）SiO2层是良好的绝缘体，能阻挡直流电流流过。因此，即使有外加电压，表面空间电荷区也处于热平衡状态，这使得整个表面空间电荷区中费米能级为常数。4、载流子的积累：VG0，由于垂直表面向上的电场的作用，紧靠硅表面的空穴的浓度大于体内热平衡多数载流子浓度时，称为载流子积累现象。5、载流子的耗尽：VG0,(较小负偏置），空穴的浓度在O-S界面附近降低，称为空穴被“耗尽”，留下带负电的受主杂质。6、载流子的反型：VGVT时,表面少数载流子浓度超过多数载流子浓度，这种情况称为“反型”。7、MOSFET的阈值电压、平带电压和夹断电压：8、沟道电导和跨导：9、MOS场效应管的类型：N沟增强型，N沟耗尽型，P沟增强型，p沟耗尽型二：计算题以及画图题关于二极管：1.室温下，处于热平衡条件下的硅突变结，P型掺NA=2x1015/cm3,而N型掺杂ND=1015/cm3，计算：（1）内建电压（2）xp,xn和W（3）x=0处的电场E（4）x=0处的电势解：2.给定二极管冶金结附近的掺杂分布如下图，根据耗尽近似，画出预期的二极管内的电荷密度、电场和静电势图解：3、p-i-n二极管如图2所示，它是一个三层器件，其中间层为本征材料且相对较窄。假设p型和n型区域为均匀掺杂，而i层中ND-NA=0：（1）简要画出器件中的电荷密度、电场和静电势。同时画出热平衡条件下器件的能带图（2）p型和n型层之间的内建电压是多少？并证明你的答案（3）建立电荷密度、电场和静电势的定量表达式解：（1）（2）（3）4.图是室温下一个pn结二极管内的稳态载流子浓度图，图上标出了刻度。(1)二极管是正偏还是反偏？并加以解释。(2)二极管准中性区域是否满足小注入条件？请解释你是如何得到答案的？(3)确定外加电压V(4)确定空穴扩散长度LP.(5)p型和n型一侧掺杂浓度各是多少？解：6、给定一个平面p+n硅突变结二极管，N型杂质浓度ND=1015/cm3,且T=300K,确定（1）二极管击穿电压VBR的近似值（2）击穿电压下的耗尽层宽度（3）击穿电压下耗尽层内的最大电场解：二、三极管部分：1.对一个具有良好放大能力的三极管的发射区（E区），基区（B区）和集电区（C区）的掺杂浓度和基区的宽度各有什么要求？为什么？解：NENBNC,目的是使三极管有更大的发射效率，从而提高放大系数WBLB,目的是使三极管有更大的基区输运系数，从而提高放大系数.另外基区做的很薄，可以减少载流子的基区渡越时间，提高三极管的特征频率2、双结型晶体管中ICBO和VCBO的物理意义？并画出实验中用晶体管图示仪测试pnp晶体管ICBO和VCBO的电路图解：ICBO的物理意义：三极管的发射极开路时，CB结反偏时，流过CB的反向饱和电流。VCBO的物理意义：三极管的发射极开路时，能加在集电极-基极间的最大反向电压，即CB端的击穿电压。测试电路图如下：3.解释三极管的“发射效率”和“基区输运系数”的物理意义？解：发射效率：发射区的多子扩散到基区形成的电流分量与流过发射极的总电流的比值。基区输运系数：发射区多子扩散到基区，又穿过基区到达集电区形成的电流分量与发射区多子扩散到基区形成的电流分量的比值。4、5、三极管的基区做成缓变基区的优点是什么？在基区形成内建电场，在内建电场的作用下，从发射区扩散到基区的载流子可以更快的传输到发射区，提高基区传输因子，减少基区渡越时间，从而可以提高三极管的放大系数和特征频率。6、pnpBJT准中性区域中的少子分布如下图所示，确定：(a)VEB是正偏还是反偏？为什么？(b)VCB是正偏还是反偏？其外加的偏压等于多少？(c)该pnpBJT工作在什么偏置模式？(d)定性画出该三极管处于饱和工作模式下的少子分布图解：7、在npnBJT中，已知IEn=100A,IEp=1A,ICn=99A和ICp=0.1A,计算：（1）T（2）（3）IE、IC和IB（4）dc和dc(5)ICBO和ICEO(6)ICn增加到接近100A的数值，而所有的其他电流分量保持不变，ICn的增加对dc有什么影响？请解释（7）IEp增加而所有其他电流分量保持不变，IEp的增加对对dc有什么影响？请解释解：二、第六章部分