《微电子器件》第三版习题讲解.ppt

1、部分物理常数：部分物理常数：191412S103Gi1412S133Gi1.6 10C,0.026V (300k),(Si)11.88.854 101.045 10F cm,(Si)1.09eV,(Si)1.5 10 cm,(Ge)168.854 101.417 10F cm,(Ge)0.66eV,(Ge)2.4 10 cm,qkT qTEnEn1413OX3.98.854103.45310F cm第第 2 章章 1 、在、在 N 区耗尽区中，高斯定理为：区耗尽区中，高斯定理为： DddAVsqEANv取一个圆柱形体积，底面在取一个圆柱形体积，底面在 PN 结的冶金结面（即原点）处，结的冶金结

2、面（即原点）处，面积为一个单位面积，顶面位于面积为一个单位面积，顶面位于 x 处。则由高斯定理可得：处。则由高斯定理可得： nDns0qE xxxNxx maxDsqEE xN x当当 x = xn 时，时，E(x) = 0，因此，因此 ，于是得：，于是得： maxDnsqEN x （2-5a） 3 、32ADbi220i5 10(1)ln0.026 ln0.739V2.25 10N NkTVqn5SpmaxA6SnmaxD125SbiSbidpnmax0max0(2)2.83 10 cm5.67 10 cm223.40 10 cmxEqNxEqNVVxxxEqNEqN124-10bimaxS

3、2(3)4.34 10 VcmqN VE 4 、11112222SSbibidbibid000bibi22VVVxVVVVxqNqNVV bidd032VVxx当时，bidd083VVxx当时，D1D1D 2D 2nnnnnD1biD2203163D1D24bid0d1 d1 dd lnddddln|ln0.026V ,1 10cm,1 10 cm0.026ln(10 )0.24 VNNNNnJqDqnExDnkTnkTnEnxqnxqxNkTkTVE xnqqNkTNNqV 由平衡时多子电流为零得：将代入，得： 6 、 ND2 ND1 0120bimaxs153DADA0Dbi2DAi761

4、 d1d ( )d( )d( )exp()0.026 V,0.4m650 V cm2|10 cm ,ln0.757V,1.6 10kTnkTN xEqnxqN xxxkTN xNEqkTEqqN VEN NN NkTNNVNNqnq 、由第题：将代入，得：再将代入，得：突变结的最大电场强度表达式为：式中：1912S4maxmaxC,1.045 10F cm,| 1.52 10 V cmEE代入中，得：1D1D1i1n11Di1ns22max3A3A3ssi2p33Ai2psdN,d0()dI0,ddP,d0()ssEqqNEN xCxqxxxEENxxxEEExEqqNEN xCxqxxxEE

5、Nxxx 在型区，边界条件：在处，由此得：在 型区，常数在 型区，边界条件：在处， 由此得： 8、(1)0i1xi1nxxi2xi2pxxNIPsmaxi11maxDnnsDsmaxi23maxAppsA,EqxxEEN xxqNEqxxEEN xxqN 在处，由此得：在处，由此得：i2xi1x0E1E2maxEE3Ex0i1xi1nxxi2xi2pxxNIPi2pxxi1nxxi1i21Dn3ApsmaxDnApssIPN0,0,(),()0sqqxxENxxENxxqqxEN xN x 对于无 型区的结：在处，电场达到最大， (2)maxbinpmaxEVxxE表面上，两种结构的的表达式相

6、同，但由于两种结构的掺杂相同，因而相同（即电场曲线与横轴所围面积相同），所以两种结构的、 与并不相同。0E1EmaxE3ExsmaxsmaxnpmaxDA120isbimax2s0i,211EExxEqNqNqN xVEqN x将代入，解出，得：120biimaxsimaximax2PN0,0qN VxExExE 对于结，可令，得：当增大时，减小当时，DAbimaxnmaximaxp2ibimaxnipii1i2PIN11ln2222N NkTVExExExqnVExxxxxx对于结：式中，ppApAnnDnD2pidppD2nidnnAdpnpApAndnpnDpnD1exp1exp11qN

7、NqNNqD nqVJL NkTqD nqVJL NkTJL D NNLJL D NLN已知：由于因此 20、 24、 PN 结的正向扩散电流为结的正向扩散电流为0expqVIIkT式中的式中的 I0 因含因含 ni2 而与温度关系密切，因此正向扩散电流可表为而与温度关系密切，因此正向扩散电流可表为2G1i2expexpEqVqVIC nCkTkT于是于是 PN 结正向扩散电流的温度系数与相对温度系数分别为结正向扩散电流的温度系数与相对温度系数分别为GGG222dexpdEqVEqVEqVICITkTkTkTG21ddEqVIITkT 31、 当当 N- 区足够长时，开始发生雪崩击穿的耗尽区宽

8、度为：区足够长时，开始发生雪崩击穿的耗尽区宽度为：BdBC221449m32VxE 当当 N- 区缩短到区缩短到 W = 3 m 时，雪崩击穿电压成为：时，雪崩击穿电压成为：22dBBBdB931144 180V9xWVVx12s0T1bi2bibiTT2()0.6V,3V10 pF,3.610 3.6,0.2V10 3.610 930(pF)0.4qNKCAVVVVKVVCKVC 已知对于单边突变结，当时，由此可得因此当时， 34、F0FFDFDDDDDDexpdd300K,0.026V,10 mA0.01 A1010.385s,2.626373100 C0.0260.0323V,30010

9、10.309s,3.2332.3qVIIkTIqIgVkTkTTIqgrgkTqgrg当时对于，在时， 39、第第 3 章章 1、NPN 缓变基区晶体管在平衡时的能带图缓变基区晶体管在平衡时的能带图 NPN 缓变基区晶体管在放大区时的能带图缓变基区晶体管在放大区时的能带图 2、NPN 缓变基区晶体管在放大区时的少子分布图缓变基区晶体管在放大区时的少子分布图E0pC0pB0n 3、C1B180IICCC2C10BBB2B1d100dIIIIIIIIBBnEBnEBBB241921nEBB123B2BEiBEBp0BBBBEBBi2i(0),(0),0.1 cm ,2 10 cm,1.6 10C,

10、15cms(0)8.33 10 cm(0)expexp(0)ln,(0)qD nJ WJnWqDJAWqDnqVnqVnnkTNkTnNkTkTVnNnqnq由可得：将之值代入，得：又由，得：将、及之值代BE226BBnBBBBn0.55V111,10 s220.9987VWWWDLD 入，得：已知：将及、之值代入，得：。 6、 7、211BbB2111.125 10s2WD( ) 8、以、以 NPN 管为例，当基区与发射区都是非均匀掺杂时，管为例，当基区与发射区都是非均匀掺杂时，由式（由式（3-33a）和式（）和式（3-33b），），B222BiBEEBiBEnEBOB0exp1exp1dW

11、qD nqVA q D nqVJkTQkTNxE222EiBEEEiBEpEEOE0exp1exp1dWqD nqVA q D nqVJkTQkTNx再根据注入效率的定义，可得：再根据注入效率的定义，可得：11pEBOEnEnEEnEpEnEBEB11JQ DJJJJJJQ D2BiBECEnCEnEEBB22BBBBB4219E211034BiB173BBEexp1110.99862210 m0.9986,1.6 10C,18cms ,1.5 10 cm,0.7 10cm10 cm,0.7V,0.026VqD nqVIA JAJAW NkTWWLDAqDnWkTNVq 式中，将，之值代入，得

12、：CCB4.55 (mA)0.9936,155,0.029 (mA)1III 9 、EEBOEEBBEBBBEOBBEBBE00119BOBBBEO2121EB111dd3.2 10C,1.28 10C2cm s ,18cm s ,0.9972WWQDD W ND A qW NQDDNxD A qNxQA qW NQDD式中，代入中，得：10、(1)(2)2BB B10.99992WD 0.99713441，(3)(4)EOBBOEEOBBOE1|360,| |4.7%QDQDQDeQD当由基区输运造成的亏损非常小时，可假设，这时可用来代替。误差为： 14、BCbQI已知CBBb104II所以

13、本题与第题的第( )小题分别是两种极端情况。BBrB1QII若假设，则pBBEBBnBBnpnpnpBEEnEEpEEnpnpnpnpnp222*BBBnpnpnpBBnnpp*npnpnpnpnp11,1,1,1,1222,D W ND W ND W ND W ND W ND W NDkTDqDDWWWDDDDD，由可知， 15、 20、当忽略基区中的少子复合及、当忽略基区中的少子复合及 ICEO 时，时，B2BiBECnEEB0exp1dWqD nqVIIAkTNxBEBBBB2CCEBEEBi2oCEB0d()d1exp1dVWWN WIVqVA qD nrVkTNxBBBBCECB0d

14、()ddWWNWVINxCAIVCBBABCEBdBCECBBEBBECECBAdBCB12sCbiCBdBBCB12dBsCCBBCBbiCB12BCBbiA0BsCdddd,dd,dd2()()dd2()()2()|VWVWVWxVVVWVVVVxVNVVxqNNNxNVqNNNVVqNNNVVWN 对均匀基区，式中，因保持不变，所以于是：BBABBB0CEdd()dWWVNxNWV 27、 实质上是实质上是 ICS 。CB12BCBbiA0BsC2()|126 VVqNNNVVWN 22、33BCbi220i1 10ln0.026 ln0.757 V2.25 10N NkTVqn 使使

15、NB NC ，这样集电结耗尽区主要向集电区延伸，可使，这样集电结耗尽区主要向集电区延伸，可使基区不易穿通。基区不易穿通。 39、 为提高穿通电压为提高穿通电压 Vpt ，应当增大，应当增大 WB 和和 NB ，但这恰好与提，但这恰好与提高高 相矛盾。解决方法：相矛盾。解决方法： 48、 当当 IE 很大时，很大时， 这时这时 0 ；CBOECIII 在在 IE 很小或很大时，很小或很大时， 都会有所下降。都会有所下降。, 0ddEI 在正常的在正常的 IE 范围内，范围内， 几乎不随几乎不随 IE 变化，变化， 这时这时, 0ddEI, 0ddEI 0 与与 也有类似的关系也有类似的关系 。C

16、E0EEEEdd()ddddIIIIII2EB02B1B21112RWRL口口TTC1T1C2T2TdcTTebbebeTETETEEC|1mA4 100400MHz4mA4.5 100450MHz500MHz ,12 ()fffIfIffffkTkTr CCCqIqI 由的测量式可知，当时，当时，由于故可略去与，则的计算式为：式中， 58、T1TEbC1T2TEbC2TEb12T1T2TEC1C2121211222.267 10FfkTCqIfkTCqICffCkTkTqIqI于是可得联立方程组：从方程组可解出与为：10bTET1C113.39 10s2kTCfqI 59、TT(1)|150

17、 MHzfff根据的测量式，TT(2)15MHz|1060MHz|2.5ffffff当信号频率为时，当信号频率为时，65、DETCCCCC，(1)CECBB(0)VInW当不变，加倍时，将加倍，几乎不变。(3)bbB0 e0mCebDEbee1kTrWrrgqIrCCrCr不变（因未变），减半，加倍，加倍（因不变而减半），不变。(2)CBCBB(0)IVWn当不变，增大使减半时，将减半。(4)bbB0 e0ebmDEbeerWrrrgCCrCr增大（因减小），增大（因增大而不变），不变，减小（因减小而不变），减小。B(0)nBWx0B(0)nBWx0 68、TT0emCe0 e0 oeDETE

18、DETCTCo|32060MHz,600.75MHz,8012.6,0.385s,208,8pF,0.1pFffffkTrgqIrrrrrrCCCCCCCr 1122OXTMSSAFBFBOXOXMS1413OX82OXOXOX191182OXAFBi12s1(2) (2)20.9V()3.98.854 103.453 10F cm,2.878 10F cm ,1.6 103 104.8 10C cm ,22ln0.578V,1.045 10F cm,QVqNCCCTQNkTqn 式中，查曲线 ，代入上式经T0.91.6680.4830.5781.507VV 计算得：第第 5 章章 1、112

19、2SDFBBSTOXFB2TOXD212BSSFBFB82OXTOXOXDBSFBiPMOSFET,4112()( 4)1120.8V,3.453 10F cm ,5V,22ln,qNVVCV CNVqVCTNkTVqn 对于沟道由上式可解出：式中， 3、FBDD153DFBDFBFBD143DDFBFBDD10 cm ,20.578V8.897 10 cm2NNNNNNNNN 由于是的函数，所以上面的表达式并不是封闭解，实际上由于对于的影响不大，可先假设为由此算得。将此代入表达式后可得：若要提高精度，可采用迭代法，即利用此算出新的，再将新的代回表达式算出新的，如此反复迭代，直到两次结果之间的

20、误差小于一定数值。例如经过一次迭代后得：(1)(1)143FBD0.5715V,8.865 10 cm0.5%N 两次结果之间的误差不到。TGSDSDSGST2DDsatGSTnOXNMOSFET02VVVVVVIIVVZCL对于沟道增强型，。由于，可知（），因此处于饱和区，漏极电流表达式为：（）式中， 5、1212OXsDFBTMSFBOXOXMS82OXOXOXOXOXDFBisDFBTOXPMOSFET420.3V3.453 10F cm0.463V22ln0.614V40.587VQqNVCCCTQCNkTqnqNVC 对于沟道，（）式中，（查曲线），（）， 代入，得：6、T42nOX

21、2DsatGST0.30.4630.5870.6141.964V1.324 10A V1()0.274mA2VZCLIVV onnOXGSTGSTnOXon282OXnOXOX3onGSTnOXGSTDS112OXnGST,()()5,600cmV.s,4.316 10F cm ,2.5 10()3.089 V( )( ) ,( ),8.33 10 cmLRZCVVLVVZCRZCLTRVVQyCVVV yVV yCQVVqq 由解得：将之值代入，得：又由当较小时可忽略故可得： 8、msnOXGSTmsmsmsnTnTnTOXGSTnOXnTmsonnOXGSTonononnTnTn2nOXGSTn()dddddddd()dddd0,0,dd()ddddddd()dZgCVVLgggVTTVTVZZCVVCLTLTVgTTLRZCVVRRRVTTVTLLZCVVTZ 式中，因此的温度稳定性较好。T2OXGSTond()dVCVVTR的温度稳定性也较好。13、