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共5页第1页电子科技大学2016年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：832微电子器件注：所有答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效。一、填空题（共44分，每空1分）1、PN结的内建电势也称为扩散电势，是指耗尽区中从（）处到（）处的电位差。掺杂浓度越高，内建电势将越（）。2、根据耗尽近似和中性近似，在PN结势垒区内，（）已完全耗尽；而在势垒区之外，（）浓度等于电离杂质浓度，维持电中性。3、在相同的电场强度和温度下，锗材料和硅材料相比较，碰撞电离率更高的是（），其原因是它的（）更小。4、在计算实际PN结的雪崩击穿电压或势垒电容时，如果结两侧掺杂浓度相差较小，浓度梯度较小，而结深较大时，则可将其近似为（）结求解。5、温度升高时，PN结的齐纳击穿电压会（），因为（）随温度升高减小了。6、一个PN结二极管在制备完成后对其进行了电子辐照，该二极管的反向恢复时间将（），原因是电子辐照在半导体中引入了（）。7、当PN结的正向电流增大时，其直流增量电阻会（），扩散电容会（）。（填“变大”，“变小”或“不变”）8、双极型晶体管的基区宽度越小，其共发射极增量输出电阻越（），厄尔利电压越（）。（填“大”或“小”）9、双极型晶体管的发射结注入效率是指（）电流与（）电流之比。10、双极型晶体管的基区发生大注入时，由于基区载流子浓度急剧增加，其发射结注入效率γ会（）；同时，和PN结大注入相类似，基区内会发生（）效应。11、高频双极型晶体管的工作频率范围一般在：（）f（）。12、双极型晶体管的高频优值是指（）与（）的乘积。共5页第2页13、小电流时，双极型晶体管的电流放大系数会下降，这是由于（）在（）中所占的比例增加所引起的。14、MOS结构中，半导体的表面势是指从（）到（）的电势差。一般来说，实际MOS结构的表面势是（）零的，这主要是由于（）以及（）所引起。（第三个空填“”、“”或“=”）15、为了降低栅氧化层电荷的影响，MOSFET通常会采用（）晶面来制作。16、为了提高MOSFET的饱和区跨导，应该（）栅源电压，（）栅氧化层厚度，（）沟道宽长比。17、当短沟道MOSFET的沟道载流子发生速度饱和时，提高其栅源电压，将引起饱和区跨导（）。（填“变大”，“变小”或“不变”）18、半导体表面发生强反型是指（）浓度等于或超过（）浓度。19、实际MOSFET的饱和区漏极电流IDsat并不饱和，而是会随VDS的增加略有增加，其原因是（）和（）。20、温度降低将引起MOSFET的阈值电压（），BJT的发射结正向导通压降（）。21、MOSFET完全开启之后，其漏极电流主要由载流子在反型沟道中通过（）运动从源端流到漏端形成的；而MOSFET处于亚阈区时，亚阈区电流主要由载流子在沟道区中通过（）运动被漏端收集形成的。二、简答与作图题(共54分)1、请画出PN结二极管的交流小信号等效电路，并指出等效电路中各元件的名称。（6分）2、简要叙述PN结空间电荷区从形成到稳定的过程。（6分）共5页第3页3、下图是一个npn双极型晶体管在不同直流偏置下测试获得的特征频率示意图。（8分）（1）请解释为什么在Ic过大和过小时，特征频率都会出现下降？（2）图中两条曲线a和b分别是VBC＝－0.5V和－2V的测试结果，请指出每条曲线对应的VBC的值，并解释原因。fT(MHz)IC(mA)01001011000100104、现有一个以平面工艺制备的缓变基区npn晶体管，请指出以下哪一个图符合该晶体管处于放大状态时的基区少子分布示意图，并解释原因。（6分）0WBnB(x)（a）0WBnB(x)（b）0WBnB(x)（c）0WBnB(x)（d）ab共5页第4页5、当双极型晶体管对高频小信号进行放大时，其高频小信号基区输运系数将随频率发生变化，这主要是由于少子的基区渡越时间引起的。请说明少子基区渡越时间对基区输运过程的主要影响。（6分）6、（1）请画出一个PMOS的结构示意图，并标出各主要区域的掺杂类型；（2）要保证该器件正常开启，S、D、G、B各电极的电位应如何连接？（3）假设S和B的电位相同，画出该器件当VG=VT时MOS结构的能带图。（4）如果S的电位高于B，|VT|与VSB=0时的|VT|相比将如何变化？如果S的电位低于B，|VT|与VSB=0时的|VT|相比又将如何变化？（10分）7、在对某长沟道NMOS的漏源击穿电压进行测试时，发现栅极的偏置电压会影响漏源击穿电压。请问当VGS增大时，漏源击穿电压将如何变化？为什么会发生这样的变化？（6分）8、请解释短沟道MOSFET的DIBL效应产生的物理机制及造成的负面影响。（6分）三、计算题（共52分）1、某单边突变P+N结，其结面积为0.01cm2，N型区掺杂浓度为5×1016cm-3，N型区少子扩散长度为10μm，少子寿命为1μs，N型区厚度为5μm。本征载流子浓度ni=1×1010cm-3（1）写出N型区少子扩散方程的表达式。（2）如果外加0.6V的正向电压，画出N型区少子浓度分布示意图并进行必要的标注，求出此时存储在N型区中的非平衡少子总数。（9分）2、某突变PN结的内建电势Vbi=0.7V，当外加电压V=0.3V时的势垒电容与扩散电容分别是5pF和0.2pF，试求：（1）当外加电压V=0.5V时的势垒电容与扩散电容分别是多少？（2）当外加电压V=-5.3V时的势垒电容与扩散电容又分别是多少？（12分）共5页第5页3、在N型硅片上进行硼扩散后，得到集电结结深为2.5μm，有源基区方块电阻为1000Ω/□，再进行磷扩散，得到发射结结深为1.5μm，发射结结面积为1×10-4cm2，发射区方块电阻为10Ω/□。基区自建场因子η=6。基区电子和空穴的扩散系数分别为Dn=25cm2/s和Dp=10cm2/s，电子和空穴的寿命分别为τn=1μs和τp=1.5μs，电子电荷量为1.6×10-19C。求：（1）扩散到发射区的磷杂质总量为多少（忽略杂质补偿的影响）？（2）基区少子的渡越时间（3）晶体管的电流放大系数α和β（14分）4、某耗尽型N沟道MOSFET，其增益因子β=2.5×10-2AV-2，饱和漏极电流IDSS＝0.05A。求：（1）器件的阈电压VT（2）当VG=VD=5V时，求此时的漏极电流。（6分）5、某N沟道MOSFET，其沟道宽长比Z/L=10，Tox=50nm，沟道迁移率μn=500cm2V-1s-1，氧化层介电常数εox=3.45×10-13F/cm。求：（1）如果将该器件作为可控电阻器来使用，对VDS有什么样的要求？如果要获得2kΩ的电阻，（VGS-VT）应设置为多少？此时沟道内的电子面密度Qn/-q为多少？电子电荷量为1.6×10-19C。（2）如果将该器件用作信号放大，对VDS又有什么样的要求？如果此时要获得3mS（豪西门子）的跨导，（VGS-VT）又应设置为多少？(11分)