半导体器件物理复习纲领.docx
《半导体器件物理复习纲领.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半导体器件物理复习纲领.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
半导体器件物理复习纲领
第一章
1试画出金属及半导体相对真空能级的能带图，并标出有关电势符号加以说明？
2当金属－半导体紧密接触以后，如何建立统一的费米能级Ef？
说明Фb＝Φm－Χs
的物理意义是什么？
3说明公式qΦs＝qΧs＋q（Ec－Ef）的物理意义？
4什么是“肖特基势垒”？
写出其表达式？
它是对什么区域电子而言？
5金属－半导体结的正偏如何？
6金属－半导体结的反偏特性如何？
7肖特基势垒qΦb是金半结什么偏置下建立的？
8金半的1/c2～（VR+Φ0）曲线是什么原理制作？
9金半1/c2～V曲线有何应用？
10什么是界面态？
11表面态对E0Ef时对金半自建场有何影响？
12试简述金半I－V的电流输运理论？
13从热电子发射出发说明dn=N（c）·f（E）·dE的物理意义？
14试简述热电子发射理论求得的电流方程式I0=ART2exp（-ｑΦm/KT）是如何建立的？
15有金属－真空系统推倒的电流公式可用于M－S结吗？
16写出金半的正偏、反偏及总的电流表达式？
17如何从S－M结上的I－V特性曲线求I0及Φb?
18什么是镜像力？
它对电势有何影响？
19在M－S结中镜像力对金属的势垒有何影响？
20在M－S结的反偏时，其实际值与理论值差异是如何形成的？
写出修正式？
21试画出MIS结的能带图，并说明MIS对半导体势垒的影响？
22MIS二极管的传导电流何种特性？
写出其电流表达式？
23MIS的氧化层对载流子有何影响？
24什么是SBD二极管？
有何特点？
举例IC及高频方面的应用？
25什么是欧姆接触（非整流的MS结）？
26画出N型半导体或P型半导体形成欧姆接触能带图，并作说明。
27为什么说实际欧姆接触仅是一种近似？
电流机制是什么？
28获得良好的欧姆接触的工艺措施是什么？
29SBD二极管“周边效应”有何影响？
30SBD二极管的改进结构如何？
31什么是异质结？
第二章
1什么是PN结？
什么是平衡PN结？
2画出平衡PN结的能带图，并说明PN结平衡的标志是什么？
3平衡结的空间电荷区是如何建立的，作图说明。
4作图说明PN结空间电荷区中的电荷分布情况。
5泊松方程是描述什么情况？
6PN结P型中性区和N型中性区中的电势表达式如何？
7试推导平衡PN结的自建电势ψ0表达式。
8什么叫单边突变结？
什么样的结可作单边突变结近似？
9何为“耗尽近似”？
写出“耗尽近似”下的PN结中性区的泊松方程。
10试证明单边突变结的势垒区最大电场式。
11试证明单边结势垒区的电子电势能表达式。
12是非平衡结？
13线性缓变结有和特点？
写出电荷分布式及电势表达式。
14试作图说明外加电压对费米能级的影响。
15非平衡PN结中准费米能级分裂说明什么问题？
16PN结正偏于反偏对势垒区电场有何影响？
17试写出平衡结边界上少子浓度表达式。
18证明非平衡结正偏小注入条件下少子浓度表达式。
19画出正偏PN结少子注入分布图象并作说明。
什么是正偏（小注入）的扩散近似？
21试从“扩散近似”推导正偏时，空穴和电子的扩散方程。
22试从空穴（少子）的扩散方程推导正偏下的空穴电流式。
23推导电流公式时采用了哪些假设条件？
24PN结的电流是如何满足电流的连续性原理的？
25PN结的电流中少子电流于多子电流是如何转换的？
26试画出PN电流的分布图象（包括少子与多子的电流）？
27试画出PN结的I—V曲线，并从电流式进行说明？
28在正偏PN结中，可出现PN>ni有何影响？
29势垒区的复合最大速率在什么情况下产生？
30试推出PN势垒区复合电流式：
Irec=IRev/2Vt.
31试从PN结正偏电压大小（即电流水平高低）分析I—V曲线.
32在反偏PN结中,可出现
33重掺杂的PN结PN结能带有何影响?
34隧道结的高掺杂区的杂质浓度在什么水平?
35试说明隧道二极管的I—V曲线特征是什么?
36图为隧道二极管I—V曲线,试分别说明图中
A----G各点原因是什么?
（画能带图）
37隧道管中负阻现象产生原因?
38写出电流式,说明式中各项原因?
39PN势垒电容的含义是什么?
40写出势垒电容C与Nd及VR关系的表达式？
41试推导
关系式
42如何利用
曲线求杂质分布？
43如何利用
关系求势垒宽度W？
44如何利用
曲线求C
45变容二极管有何特征？
46什么是PN结击穿？
PN结击穿时均发生烧毁吗？
47试说明PN结的“齐纳击穿”机理？
48什么是PN结的血崩击穿？
49反偏PN结中载流子“倍增效因”是什么意思？
50“电离率”如何定义？
51“雪崩击穿”与“齐纳击穿”有何区别？
52试推导
。
53写出PN结的雪崩击穿和掺杂浓度或杂质梯度的关系式，并说明改善的措施是什么？
54PN结的结面形状影响雪崩击穿Vb吗？
为什么？
55什么是穿通电压？
第三章
1半导体的光吸收有几种类型？
与光电器件有关的吸收属什么类型？
2什么是“本征吸收”，作图说明？
3什么是“直接跃迁”与“间接跃迁”？
作图说明？
4吸收的光子能量如何确定？
为什么说本征吸收是一种“连续吸收谱”？
5本征吸收的α～λ谱有何特征？
6什么是光通量？
光吸收与光通量有何关系？
7试写出x＝x‘，x＝0，x＝d三个位置光吸收式？
并说明其物理意义？
8简述光生伏特效应的过程？
9光电池的开路电压是怎样产生的？
10试画出光生伏特效应过程的能带图？
11光照能使PN结的平衡Ef发生变化吗？
为什么？
12试说明光伏效应的光电流及结电流？
13在恒定光照下，二极管（PN结）电流表达式如何？
14在太阳电池材料均匀吸收情况下光电流式如何（证明）？
15试推导太阳电池的开路电压表达式。
16太阳电池的输出功率与衬底浓度有关吗？
有何关系？
17从太阳电池的IV曲线说明“短路电流”、“开路电压”，最大输出功率矩形对应的Imp和Vmp？
18太阳电池的光子吸收效率与什么有关？
19写出光生少子的连续性方程式？
20影响光子吸收效率的因素有那些？
21太阳电池串联电阻影响如何改进？
22太阳电池一般为什么采用Si式GaAs？
23表面反射比与抗反射层设计如何？
24MIS电池有何特点？
其电流机制如何？
25什么是电致发光？
并说明PN结电致发光的过程？
（用能带图）
26写出电流注入效应表达式，并说明各项含义？
27为什么在电流注入效率式中，分子仅为In？
28为什么对电致发光有主要贡献的是电子扩散电流？
29电注入少子的复合途径有那些？
写出其复合速率式？
30试用能带图表示复合途径，并说明那些有辐射作用？
31什么是辐射效率？
写出其表达式？
32什么是内量子效应？
与那些因素有关？
33什么是外量子效应？
与那些因素有关？
34提高ηest的主要办法有那些？
为什么？
35发光管设计中对结深xj有何要求？
36发光管设计中对P区杂质浓度有何要求？
37对LED表面保护层设计有何要求？
GaAs的LED采用何种窗口材料？
38LED的发光强度与窗口材料的α值有何关系？
39写出LED的亮度表达式？
说明各项意义？
40LED的衬底材料对LED有影响吗？
举例说明？
第四章结型场效应晶体管（思考题）
1结型场效应晶体管结构如何？
与晶体管有何区别？
2试从JFET和PNP二种晶体管特性曲线说明二者主要区别是什么？
（为什么说JEFT是电压控制器件?
）
3试分别说明JEFT的漏电压和栅电压对沟道的调制作用如何？
4什么是JEFT的夹断电压？
5右图为VGS＝0的I-V曲线，试分别说明OA,AB,BC三段曲线。
6试说明JEFT的工作原理。
7什么是“渐近沟道近似”？
8JEFT的电流式如何求得的？
9在讨论JEFT在线性区工作的I-V关系时，考虑到什么近似条件？
10写出线性区的I-V关系式，并作说明。
11写出夹断点的电压关系式，并说明夹断点电压的不同。
12什么是JEFT的“转移特性”？
13写出饱和区的饱和电流简化式，并作说明。
14由简化饱和电流式对应的“转移特性”有什么特点？
15试说明三个参数：
Rin;Vb;R0和Rs.
16什么是沟道长度调制效应？
17JEFT的饱和区电流在实际上并不饱和，为什么？
18作图说明：
VD↗---ΔL---L’――G0’――ID↗（饱和区），并说明夹断后饱和电流如何修正？
19什么是JFET的跨导？
gm标志什么？
20漏源沟道电阻标志是什么？
21写出饱和跨导式？
22为什么JFET可做电压控制的可变电阻？
23试画出JFET的小信号等效电路，并作说明？
24JFET的截止频率如何定义？
25试推导fco＝gm/2πCG？
26为什么短沟道的JFET工作频率高？
第五章
1MOS晶体管基本结构如何？
为什么分增强型与耗尽型？
2试说明N沟MOS晶体管的工作原理？
3为简化讨论，理想MOS的假设包括那些？
4外加电压在MOS三层结构中分布如何？
作图说明？
5外加电压在深入半导体表面层产生的电场有何影响？
6什么情况属于半导体表面的载流子积累态？
（从浓度公式说明）
7发生积累态时，半导体能带如何？
8什么情况属于半导体表面的载流子耗尽态？
9发生耗尽态时，半导体能带如何？
10什么情况属于半导体表面的载流子反型态？
11发生反型态时，半导体能带如何？
12为什么我们对反型层更有兴趣研究？
13什么是感生PN结？
它与MOS管有何关系？
14什么是弱反型及强反型？
强反型条件是什么？
15试说明强反型的“临界条件”为什么是ΨSi＝2Φf？
16强反型时空间电荷区如何？
（Xdm）
17为什么说强反型后，电荷QI为外加栅电压的函数？
18MOS电容器为什么说比较复杂？
19在理想的MOS结构中，推导下式：
VG＝－QS/C0＋ΨS
20从MOS结构的等效电路推导MOS电容：
CMOS＝C0CS/（C0＋CS）
21在MOS结构的MOS电容式中如何体现C－VG关系？
（即CS～ΨS关系）
22在MOS电容式中，Cs有几种情况？
23表达C－VG关系的曲线有何特点？
（指不同频率条件实验曲线）
24试说明半导体表面在积累态时C－V曲线？
25试说明半导体表面在耗尽态时C－V曲线？
26试说明半导体表面在强反型态时C－V曲线？
27试说明MOS的C－V曲线在VG＝0时情况？
28理想MOS晶体管的阈值电压如何？
29试说明MOS管的沟道电导与栅压之间关系？
30理想MOS管的“平带”条件是什么？
31金半功函数差对MOS结构的C－V曲线有何影响？
32MOS结构中金半功函数为什么可看作“寄生电场”？
33MOS的绝缘栅（SiO2）中有那些正电荷？
34MOS的绝缘栅（SiO2）中的正电荷对MOS的C－V曲线有何影响？
35当功函数差及SiO2中正电荷两因素同时对MOS的C－V曲线影响，如何反应在“平带电压”上？
36若要MOS在开启之前呈强反型，栅上应加什么电压？
37理想MOS结构的阈值电压物理意义是什么？
38非理想MOS结构的阈值电压物理意义是什么？
39非理想MOS结构的阈值电压表达式如何？
40试比较MOS管与JFET两者之间在结构上有何相似之处？
41试说明MOS管与JFET两者之间在结构上有何不同？
42试说明MOS管与JFET两者在I－V曲线上有何相似？
43试说明MOS管与JFET两者在I－V曲线上有何不同？
44对于JFET的“内夹断电压”，说明MOS的夹断电压？
45MOS管的开启电压是指什么？
46试用MOS管图解说明VTH作用？
（分理想与实际）
47在SiO2中有那些正电荷？
48SiO2中可动离子来源何处？
其漂移速度与什么因素有关？
49Na＋离子漂移对C－V曲线有何影响？
50如何消除玷污影响？
什么是B－T实验？
51SiO2中离子Si（固定表面电荷）有什么特征？
（100）面上密度如何？
52固定表面电荷对C－V曲线有何影响？
如何降低Qfc？
53什么是快界面态？
其分布如何？
如何降低其密度？
54晶体取向界面态密度有何影响？
55试画出MOSFET剖面图，并表明位置及各电压？
56MOS的沟道区存在那些电场？
57写出沟道内εx作用，沟区电荷式及εx和εy共同作用的沟区电荷式？
58试推导MOS线性区电流表达式
59何为“渐近沟道近似”它应用于何处？
60若沟区压降为V，写出耗尽区电荷表达式？
61为什么说前节推导的电流式是简化式？
62MOS非简化电流式与简化式有何不同？
63画出MOS简化和非简化电流的I－V曲线，并比较两曲线？
64试画出饱和的MOSFET剖面图，表明夹断情况？
65MOS的电流饱和条件是什么？
写出饱和区电流式？
66从VD～ID关系讨论饱和区电流。
67从MOS有效沟长调制说明IDS随VDS增加而增大原因？
68写出存在“沟长调制”时的饱和区电流式？
69MOS饱和态时ΔL受那些因素影响？
70MOS在夹断之后，漏沟之间的电容耦合作用是指什么？
71MOS的小信号导纳如何定义？
写出表达式？
72试说明MOS的gd～VG曲线？
73MOS的gd～VG是线性吗？
74为什么说MOS可做电压控制的可变电阻？
75MOS的跨导如何定义？
写出表达式？
76试画出MOS的跨导与电压的关系式？
77试画出MOS源与衬底接地的等效电路及衬底不接地时等效电路？
78试推导MOS截止频率表达式？
79提高MOS截止频率的办法是什么？
80MOS的衬底反偏电压VBS降落在何处？
对该区电荷有何影响？
81MOS的衬底偏压VBS对VTH有何影响？
并gd～VG用关系式表达此影响情况？
82试画出N沟MOS铝栅工艺剖面图及俯视图，并标出沟道的Z和L及X。
83减小N沟铝栅MOS沟道漏电的主要办法是什么？
84什么是MNOS工艺？
85什么是硅栅工艺？
其与铝栅工艺主要区别是什么？
86硅栅工艺最主要特点是什么？
87什么是离子注入工艺？
有何特点？
88什么是SOS工艺？
画出SOS工艺MOS管剖面示意图？
5－7思考题
1试说明双极管结构特点？
2试从双极管简化模型说明其偏置情况？
3正常工作偏置对双极管能带有何影响？
4试画出正常偏置时能带情况？
5试说明双极管的“注入效应”与“收集效应“？
6双极管中注入与收集同时起作用的条件是如何？
7双极管中α与β何意义？
8试说明双极管共发特性？
9双极管中β与IC有何关系？
10从双极与MOS对比说明为何双极是电流器件，MOS是电压器件？
11双极的IB与MOS的VG作用有何不同？
12双极的VCE与MOS的VDS作用相同吗？
为什么？
13当晶体管作开关作用时，试画图说明双极与MOS输出特性曲线及工作点？
14在开关工作时，双极与MOS有何相同之处？
15在开关工作时，双极与MOS有何不同之处？
器件物理思考题
第六章
1．什么是PN结？
什么是平衡PN结？
2．画出平衡PN结的能带图，并说明PN结平衡的标志是什么？
3．平衡结的空间电荷区是如何建立的，作图说明。
4．作图说明PN结空间电荷区中的电荷分布情况。
7．试推导平衡PN结的自建电势DV0表达式。
8．什么叫单边突变结？
10．试证明单边突变结的势垒区最大电场式。
11．什么是非平衡结？
12．试作图说明外加电压对费米能级的影响。
13．PN结正偏与反偏对势垒区电场有何影响？
14．试写出平衡结边界上少子浓度表达式。
15．非平衡结正偏小注入条件下少子浓度表达式。
16什么是正偏（小注入）的扩散近似？
17．试从“扩散近似”，推导正偏时空穴和电子的扩散方程。
18．试从空穴（少子）的扩散方程推导正偏下的空穴电流式。
19．推导电流公式时采用了哪些假设条件？
21．PN结的电流中少子电流与多子电流是如何转换的？
22．试画出PN电流的分布图象（包括少子与多子的电流）？
23．试画出PN结的I-V曲线，并从电流式进行说明？
24．在正偏PN结中，可出现PN>ni有何影响？
25．势垒区的复合最大速率在什么情况下产生？
26．在反偏PN结中，可出现
第七章
1．半导体的光吸收有几种类型？
与光电器件有关的吸收属什么类型？
2．什么是“本征吸收”，作图说明？
3．什么是“直接跃迁”与“间接跃迁”？
作图说明？
4．吸收的光子能量如何确定？
5．什么是光通量？
光吸收与光通量有何关系？
6．简述光生伏特效应的过程？
7．光电池的开路电压是怎样产生的？
8．光照能使PN结的平衡Ef发生变化吗？
为什么？
9．试说明光伏效应的光电流及结电流？
10．在恒定光照下，二极管（PN结）电流表达式如何？
11．在太阳电池材料均匀吸收情况下光电流式如何？
12．试推导太阳电池的开路电压表达式。
13．太阳电池的输出功率与衬底浓度有关吗？
有何关系？
14．从太阳电池的IV曲线说明“短路电流”、“开路电压”，最大输出功率矩形对应的Imp和Vmp？
15．太阳电池的光子吸收效率与什么有关？
16．太阳电池一般为什么采用Si式GaAs？
17．什么是电致发光？
并说明PN结电致发光的过程？
（用能带图）
18．写出电流注入效应表达式，并说明各项含义？
19．为什么对电致发光有主要贡献的是电子扩散电流？
20．试用能带图表示复合途径，并说明那些有辐射作用？
21．什么是辐射效率？
写出其表达式？
22．什么是内量子效应？
与那些因素有关？
23．什么是外量子效应？
与那些因素有关？
24．提高ηest的主要办法有那些？
为什么？
25．发光管设计中对结深xj有何要求？
26．发光管设计中对P区杂质浓度有何要求？
27．对LED表面保护层设计有何要求？
GaAs的LED采用何种窗口材料？
28．LED的衬底材料对LED有影响吗？
举例说明？
29．试画出金属及半导体相对真空能级的能带图，并标出有关电势符号加以说明？
30．当金属－半导体紧密接触以后，如何建立统一的费米能级Ef？
31．说明Фb＝Φm－Χs
的物理意义是什么？
32．什么是“肖特基势垒”？
写出其表达式？
33．金属－半导体结的正偏如何？
34．金属－半导体结的反偏特性如何？
35．试简述金-半I-V的电流输运理论？
36．什么是欧姆接触（非整流的MS结）？
37．画出N型半导体或P型半导体形成欧姆接触能带图，并作说明。
38．获得良好的欧姆接触的工艺措施是什么？
39．PN势垒电容的含义是什么?
40写出势垒电容C与Nd及VR关系的表达式？
41．如何利用
曲线求杂质分布？
42．变容二极管有何特征？
43．什么是PN结击穿？
PN结击穿时均发生烧毁吗？
44．试说明PN结的“齐纳击穿”机理？
45．什么是PN结的雪崩击穿？
46．反偏PN结中载流子“倍增效因”是什么意思？
47．“电离率”如何定义？
48．“雪崩击穿”与“齐纳击穿”有何区别？
49．什么是穿通电压？
50．什么是异质结？
第八章
1．试说明双极管结构特点？
2．正常工作偏置对双极管能带有何影响？
3．试画出正常偏置时能带情况？
4．试说明双极管的“注入效应”与“收集效应“？
5．双极管中注入与收集同时起作用的条件是如何？
6．双极管中α与β何意义？
7．双极管中β与IC有何关系？
8．从双极与MOS对比说明为何双极是电流器件，MOS是电压器件？
9．双极的IB与MOS的VG作用有何不同？
10．双极的VCE与MOS的VDS作用相同吗？
为什么？
11．当晶体管作开关作用时，试画图说明双极与MOS输出特性曲线及工作点？
12．在开关工作时，双极与MOS有何相同之处？
13．在开关工作时，双极与MOS有何不同之处？
第十章
1．结型场效应晶体管结构如何？
与晶体管有何区别？
2．试从JFET和PNP二种晶体管特性曲线说明二者主要区别是什么？
（为什么说JEFT是电压控制器件?
）
3．试分别说明JEFT的漏电压和栅电压对沟道的调制作用如何？
4．什么是JEFT的夹断电压？
5．试说明JEFT的工作原理。
6．JEFT的电流式如何求得的？
7．写出线性区的I-V关系式，并作说明。
8．写出夹断点的电压关系式，并说明夹断点电压的不同。
9．写出饱和区的饱和电流简化式，并作说明。
10．JEFT的饱和区电流在实际上并不饱和，为什么？
11．MOS晶体管基本结构如何？
为什么分增强型与耗尽型？
12．试说明N沟MOS晶体管的工作原理？
13．为简化讨论，理想MOS的假设包括那些？
14．外加电压在MOS三层结构中分布如何？
作图说明？
15．外加电压在深入半导体表面层产生的电场有何影响？
16．什么情况属于半导体表面的载流子积累态？
（从浓度公式说明）
17．发生积累态时，半导体能带如何？
18．什么情况属于半导体表面的载流子耗尽态？
19．发生耗尽态时，半导体能带如何？
20．什么情况属于半导体表面的载流子反型态？
21．发生反型态时，半导体能带如何？
22．为什么我们对反型层更有兴趣研究？
23．试说明强反型的“临界条件”为什么是ΨSi＝2Φf？
24．强反型时空间电荷区如何？
（Wdm）
25．为什么说强反型后，电荷QI为外加栅电压的函数？
26．在理想的MOS结构中，推导下式：
VG＝－QS/C0＋VS
27．在MOS电容式中，Cs有几种情况？
28．试说明半导体表面在积累态时C-V曲线？
29．试说明半导体表面在耗尽态时C-V曲线？
30．试说明半导体表面在强反型态时C-V曲线？
31．试说明MOS的C-V曲线在VG＝0时情况？
32．理想MOS晶体管的阈值电压如何？
33．试说明MOS管的沟道电导与栅压之间关系？
34．理想MOS管的“平带”条件是什么？
35．金半功函数差对MOS结构的C-V曲线有何影响？
36．MOS的绝缘栅（SiO2）中的正电荷对MOS的C-V曲线有何影响？
37．当功函数差及SiO2中正电荷两因素同时对MOS的C-V曲线影响，如何反应在“平带电压”上？
38．若要MOS在开启之前呈强反型，栅上应加什么电压？
39．理想MOS结构的阈值电压物理意义是什么？
40．非理想MOS结构的阈值电压物理意义是什么？
41．非理想MOS结构的阈值电压表达式如何？
42．试比较MOS管与JFET两者之间在结构上有何相似之处？
43．试说明MOS管与JFET两者之间在结构上有何不同？
44．试说明MOS管与JFET两者在I-V曲线上有何相似？
43试说明MOS管与JFET两者在I-V曲线上有何不同？
44．MOS管的开启电压是指什么？
45．试画出MOSFET剖面图，并表明位置及各电压？
46．MOS的沟道区存在那些电场？
47．写出沟道内εx作用，沟区电荷式及εx和εy共同作用的沟区电荷式？
48．试推导MOS线性区电流表达式
49．何为“渐近沟道近似”它应用于何处？
50．若沟区压降为V，写出耗尽区电荷表达式？
51．为什么说前节推导的电流式是简化式？
52．MOS非简化电流式与简化式有何不同？
53．MOS的电流饱和条件是什么？
写出饱和区电流式？
54．从VD～ID关系讨论饱和区电流。
55．从MOS有效沟长调制说明IDS随VDS增加而增大原因？
56．MOS饱和态时ΔL受那些因素影响？
57．MOS的小信号导纳如何定义？
写出表达式？
58．MOS的跨导如何定义？
写出表达式？
59．试求出MOS的跨导与电压的关系式？
60．试
升级会员 