1、微电子器件 试题共 6 页，第 1 页 电子科技大学电子科技大学 2014 年攻读硕士学位研究生入学考试试题年攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：考试科目：832 微电子器件微电子器件 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。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（共一、填空题（共 48 分，每空分，每空 1.5 分）分） 1、PN 结二极管用途广泛，在作为变容二极管使用时，主要利用其（ ）向偏置的（ ）电容；在作为温度传感器使用时，主要利用其正向导通压降会随温度的升高而（ ） 。 2、一个 P+N 型的二极管，电子和空穴的寿命分别为 n和
2、p，在外加正向直流电压 V1时电流为 I1，当外加电压反向为V2时，器件会经历一段反向恢复过程，这主要是由正向导通时存储在（ ）型中性区中的非平衡少子造成的，该非平衡少子的总量为（ ） 。 3、防止 PN 结发生热击穿，最有效的措施是降低器件的（ ） 。同时，禁带宽带越（ ）的半导体材料，其热稳定性越好。 （第二个空填“大”或“小” ） 4、双极型晶体管的基区宽度调变效应越严重，其厄尔利电压越（ ） ，共发射极增量输出电阻越（ ） 。 （填“大”或“小” ） 5、已知双极型晶体管的基区度越时间和基区少子寿命分别为b和B，则 1/B表示的物理意义为（ ） ，因此b/B可以表示（ ） 。 6、MO
3、SFET 的亚阈区摆幅 S 反应了在亚阈区中（ ）的控制能力。栅氧化层越厚， 则 S 越 （ ） ， 该控制能力越 （ ） 。 （第二个空填 “大” 或 “小” ，第三个空填“强”或“弱” ） 7、当金属和 P 型半导体形成金- 半接触时，如果金属的功函数大于半导体的功函数，半导体表面将形成（ ） ，该结构（ ）单向导电性。 （从以下选项中选择） A 电子阻挡层 B 电子反阻挡层 C 空穴阻挡层 D 空穴反阻挡层 E 具有 F 不具有 微电子器件 试题共 6 页，第 2 页 8、MOSFET 的跨导是（ ）特性曲线的斜率，而漏源电导是（ ）特性曲线的斜率。在模拟电路中，MOSFET 一般工作在
4、（ ）区，此时理想情况下漏源电导 应 为 零 ， 但 实 际 上 由 于 （ ） 和（ ） ，漏源电导通常为正的有限值。 9、短沟道 MOSFET 中采用偏置栅结构或漏端轻掺杂结构，是为了降低漏端附近的电场强度，从而抑制（ ）效应，防止器件电学特性退化。 10、如果以 SiGe 来制作 BJT 的发射区，Si 来制作 BJT 的基区，则与全部采用 Si 材料的双极型晶体管相比，其共基极电流放大系数将（ ） 。 （填“增大” 、 “减小”或“不变” ） 11、根据恒场等比例缩小法则，当 MOSFET 的沟道长度缩小 K 倍时，其阈值电压变为之前的（ ） ， 总电容变为之前的 （ ） ， 最高工作
5、频率变为之前的 （ ） 。 12、研究发现硅- 二氧化硅系统中，存在四种形式的电荷或能量状态，包括 Na+、K+等可动离子、 （ ） 、 （ ）以及二氧化硅层中的电离陷阱电荷，通常它们都带正电，因此（ ）型 MOSFET 的衬底表面更容易反型。 13、PMOS 的衬底相对于源端应该接（ ）电位。当|VBS|增加时，PMOS 的阈值电压绝对值将（ ） ，该效应叫做（ ） 。 （第二个空填“增大” 、 “减小”或“不变” ） 二、简答与作图题二、简答与作图题 (共共 57 分分) 1、如图所示，一块掺杂浓度为 ND的无限长均匀 N 型半导体材料，在 x 的负半轴有一束光稳定地照射在半导体表面，产生
6、体密度为 G0的电子- 空穴对。 （9 分） （1）写出该半导体材料在 x 正半轴的少子扩散方程。 （只考虑少子在 x 方向的运动） （2）如果要通过上述扩散方程求解 x 正半轴的少子分布，应该采用什么样的边界条件？ （3）如果该半导体材料在 x 正半轴的长度缩短为 W（W 远小于少子扩散长度） ，又应该采用什么样的边界条件求解？ 微电子器件 试题共 6 页，第 3 页 2、下图是一个通过扩散工艺制作的 PN 结，由于横向扩散，在 PN 结终止的地方会形成弯曲的结面。发现该 PN 结的雪崩击穿电压远小于平行平面结击穿电压的理论计算值，造成该现象的原因是什么？如果要提高该结构的击穿电压，对扩散工
7、艺的时间应该做怎样的调整？为什么？（9 分） 。 3、请画出 PNP 缓变基区晶体管工作在放大区的能带图和少子分布图，并标注出必要的物理量（10 分） 。 4、某 PN+结在一定的外加正向电压下发生了大注入现象。 （10 分） （1）请问大注入发生在哪个区？ （2）大注入将在中性区引入自建电场，指出该自建电场的方向，并说明自建电场的形成过程。 （3）发生大注入的区域，其中性区与耗尽区交界处的少子浓度是多少？ 微电子器件 试题共 6 页，第 4 页 5、下图为测试获得的某 NPN 型双极型晶体管的击穿特性曲线。请问测试时该双极型晶体管的 E、B、C 三个电极的电位是如何连接的？请解释击穿特性曲线
8、上为什么会有一段负阻区域？（9 分） 6、下图是在 25、75和 125下测到的 MOSFET 的三条转移特性曲线。请问图中的温度T1、T2、T3 分别对应哪一个温度？为什么？这样的温度特性对于 MOSFET 在应用中的可靠性是有利还是有弊？为什么？（10 分） IDSVGST1T2T30 微电子器件 试题共 6 页，第 5 页 四、计算题（共四、计算题（共 45 分）分） 1、图为某突变 PN 结在外加电压下的能带图。求： （1）外加电压为正向电压还是反向电压？大小是多少？（2）该 PN 结的内建电势是多少？（3）如果 P 型区和 N 型区掺杂浓度的比值是 4:1，现在分别有多少电压降在 P
9、 型区和 N 型区的耗尽区上？ （10 分） 2、一个 NPN 双极型晶体管，掺杂浓度为 NE=51018cm- 3，NB=51016cm- 3，NC=11013cm- 3，发射区和基区宽度为 WE=10m，WB=2m。偏置条件为 IB=2mA，VBC=- 3V。电子和空穴的扩散系数分别为 Dn=40cm2/s 和 Dp=20cm2/s，电子和空穴的寿命均为 1s。求： （10 分） （1） 器件的共发射极直流短路电流放大系数 为多少？ （2） 器件的跨导 gm为多少？ 3、 某高频晶体管的 0=200， 当信号频率 f 为 50MHz 时测得|=8， 且最大功率增益 Kpmax=100。 （
10、10 分） 求： （1）该晶体管的特征频率 fT （2）该晶体管的截止频率 f （3）该晶体管的最高振荡频率 fM （4）当信号频率 f 为 200MHz 时该晶体管的|和最大功率增益 Kpmax值。 微电子器件 试题共 6 页，第 6 页 4、某 MOSFET 采用简并掺杂的 P 型多晶硅作栅电极。假设多晶硅的禁带宽度与硅相同，均为 1.1eV，且多晶硅的费米能级已经与价带顶 EV重合；同时假设栅氧化层中不存在电荷。在不加任何栅压时，该 MOSFET 的能带图如下图所示。请问： （15 分） （1）该 MOSFET 是 NMOS 还是 PMOS？是增强型还是耗尽型？ 为什么？ （2）未加任何栅压，为什么衬底表面的能级会向上弯曲？ （3）假设外加栅压有一半降在氧化层，一半降在半导体表面。求器件的平带电压和阈值电压。 （4）如果将栅电极换成简并掺杂的 N 型多晶硅，其他假设条件不变，器件的阈值电压变为多少？ ECEV（EF）1.1eVVOX0.3eV1.1eV0.1eVECEFEiEv
