1、5-5 MOSFET基本原理n5-5-1 基本特性 n5-5-2 MOSFET的線性壓n5-5-3 線性區(qū)電流討論 5-5-1 基本特性1.偏置：n當(dāng)柵極無外加偏壓時(shí)源到漏柵電極之間可視為兩個(gè)背對(duì)背相接的PN結(jié)，而由源極流向漏極的電流有反向漏電流。n當(dāng)外加一足夠大的正電壓于柵極上時(shí)，MOS結(jié)構(gòu)均將被反型，以致形成溝道（反型層建立）源柵和漏柵通過柵級(jí)電壓的變化來加以調(diào)節(jié)。5-5-1 基本特性2 .溝道在VD,VG作用下變化情況n 柵及施加一偏壓，并使半導(dǎo)體表面反型, 若在漏極加一小電壓, 電子將會(huì)由原極經(jīng)溝道流向漏極(電流由漏流)5-5-1 基本特性n溝道的作用如同電阻n如圖所示： VGVTnI

2、D與VD呈線性 耗盡層IDVD5-5-1 基本特性n當(dāng)漏極電壓持續(xù)增加，達(dá)到VDSST ，導(dǎo)電溝道從O-L逐漸變窄，到y(tǒng)L處，溝道寬度減小至零這種現(xiàn)象為溝道夾斷，溝道夾斷發(fā)生的點(diǎn)為夾斷點(diǎn)，此時(shí)電壓為VDSST。 P點(diǎn)IDSSTVDSST5-5-1 基本特性n夾斷之后，ID基本不變，當(dāng)VDVDSST時(shí),夾斷點(diǎn)左移,但夾斷電壓保持不變,從漏到源的ID不變,主要變化就是L的縮短,即L=L5-5-1 基本特性L5-5-2線性區(qū) n1.線性區(qū)的假設(shè)n主要假設(shè)n(1)忽略源極和漏極體電阻和電極接觸電阻n(2)溝道摻雜均勻n(3)載流子在反型層中的遷移率為固定值n(4)僅考慮源場(chǎng)電流n(5)長(zhǎng)溝道近似和漸進(jìn)

3、溝道近似，垂直電場(chǎng)和水平電場(chǎng)互相獨(dú)立 5-5-2線性壓 x-垂直反型層n均勻的電場(chǎng)可看作 y-產(chǎn)生漏源電流n內(nèi)在電勢(shì)可寫作： tniQLZg)(0VVVCQTHGt5-5-2線性區(qū)2.線性區(qū)的電流公式： yInDQZI代入上式dydVydVVVVCZdyITHGVnLDD)(0005-5-2線性區(qū)ny=0y=LnV=0 V=VD21)(20DSDSTHGnDVVVVLZCI5-5-3 線性區(qū)電流討論1.耗盡層寬度與體電荷QBn在臨界反型之前，耗盡層的寬度xdm最大n由xdm所對(duì)應(yīng)的體電荷QBasidmqNkEx02siaasiadmaBNkEqNkEqNxqNQ00225-5-3 線性區(qū)電流討

4、論2.QB與溝道電壓有關(guān)，有影響代入電流式，然后積分yDTHGnDVVVCZI)(00000002CQCQCQCQVBfmsBsimsTH)(232)2(232300000sisiDaDDsimsGnDVCNqkEVVCQVLZCI原始電流式，非消化式5-5-3 線性區(qū)電流討論3.電流式比較由圖說明簡(jiǎn)與非簡(jiǎn)是有區(qū)別的簡(jiǎn)化對(duì)電流設(shè)計(jì)應(yīng)用方便對(duì)線性區(qū)的電流進(jìn)行對(duì)比在MOS工作的線性區(qū)，簡(jiǎn)與非簡(jiǎn)式漸靠近簡(jiǎn)化電流較偏大，電壓值較地靠非正飽和區(qū)差距過大簡(jiǎn)化式對(duì)電流設(shè)計(jì)應(yīng)用方便非簡(jiǎn)簡(jiǎn)簡(jiǎn)非簡(jiǎn)復(fù)習(xí)思考題n第一章n1試畫出金屬及半導(dǎo)體相對(duì)真空能級(jí)的能帶圖，并標(biāo)出有關(guān)電勢(shì)符號(hào)加以說明？n2當(dāng)金屬半導(dǎo)體緊密接觸以后

5、，如何建立統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)Ef？n 說明bms的物理意義是什么？n3什么是“肖特基勢(shì)壘”？寫出其表達(dá)式？它是對(duì)什么區(qū)域電子而言？n4金屬半導(dǎo)體結(jié)的正偏如何？n5金屬半導(dǎo)體結(jié)的反偏特性如何？n6肖特基勢(shì)壘qb是金半結(jié)什么偏置下建立的？n11寫出金半的正偏、反偏及總的電流表達(dá)式？n12什么是SBD二極管？有何特點(diǎn)？舉例IC及高頻方面的應(yīng)用？n13什么是歐姆接觸（非整流的MS結(jié)）？n14畫出N型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體形成歐姆接觸能帶圖，并作說明。n15為什么說實(shí)際歐姆接觸僅是一種近似？電流機(jī)制是什么？n16獲得良好的歐姆接觸的工藝措施是什么？n17SBD二極管“周邊效應(yīng)”有何影響？n18 SBD二極管的改

6、進(jìn)結(jié)構(gòu)如何？n第二章n1什么是PN結(jié)？什么是平衡PN結(jié)？n2畫出平衡PN結(jié)的能帶圖，并說明PN結(jié)平衡的標(biāo)志是什么？n3平衡結(jié)的空間電荷區(qū)是如何建立的，作圖說明。n4作圖說明PN結(jié)空間電荷區(qū)中的電荷分布情況。n5泊松方程是描述什么情況？n6PN結(jié)P型中性區(qū)和N型中性區(qū)中的電勢(shì)表達(dá)式如何？n7試推導(dǎo)平衡PN結(jié)的自建電勢(shì)0表達(dá)式。n8什么叫單邊突變結(jié)？什么樣的結(jié)可作單邊突變結(jié)近似？n9何為“耗盡近似”？寫出“耗盡近似”下的PN結(jié)中性區(qū)的泊松方程。n10試證明單邊突變結(jié)的勢(shì)壘區(qū)最大電場(chǎng)式。n11試證明單邊結(jié)勢(shì)壘區(qū)的電子電勢(shì)能表達(dá)式。n12關(guān)于非平衡結(jié).n14試作圖說明外加電壓對(duì)費(fèi)米能級(jí)的影響。n17試

7、寫出平衡結(jié)邊界上少子濃度表達(dá)式。n18證明非平衡結(jié)正偏小注入條件下少子濃度表達(dá)式。n19畫出正偏PN結(jié)少子注入分布圖象并作說明。n20試從空穴（少子）的擴(kuò)散方程推導(dǎo)正偏下的空穴電流式。n21推導(dǎo)電流公式時(shí)采用了哪些假設(shè)條件？n22PN結(jié)的電流中少子電流于多子電流是如何轉(zhuǎn)換的？n23試畫出PN電流的分布圖象（包括少子與多子的電流）？n24試畫出PN結(jié)的IV曲線，并從電流式進(jìn)行說明？n26試從PN結(jié)正偏電壓大小(即電流水平高低)分析IV曲線.n27重?fù)诫s的PN結(jié)PN結(jié)能帶有何影響?n28隧道結(jié)的高摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度在什么水平?n29試說明隧道二極管的IV曲線特征是什么?n30圖為隧道二極管IV曲線,

8、試分別說明圖中nA-G各點(diǎn)原因是什么?(畫能帶圖)n32PN勢(shì)壘電容的含義是什么?n33什么是PN結(jié)擊穿？PN結(jié)擊穿時(shí)均發(fā)生燒毀嗎？n34試說明PN結(jié)的“齊納擊穿”機(jī)理？n35什么是PN結(jié)的雪崩擊穿？n36反偏PN結(jié)中載流子“倍增效因”是什么意思？n37“電離率”如何定義？n38“雪崩擊穿”與“齊納擊穿”有何區(qū)別？n39寫出PN結(jié)的雪崩擊穿和摻雜濃度或雜質(zhì)梯度的關(guān)系式，并說明改善的措施是什么？n第三章n1什么是“本征吸收”，作圖說明？n2簡(jiǎn)述光生伏特效應(yīng)的過程？n3光電池的開路電壓是怎樣產(chǎn)生的？n4試畫出光生伏特效應(yīng)過程的能帶圖？n5光照能使PN結(jié)的平衡Ef發(fā)生變化嗎？為什么？n6試說明光伏效

9、應(yīng)的光電流及結(jié)電流？n7試推導(dǎo)太陽電池的開路電壓表達(dá)式。n8太陽電池的輸出功率與襯底濃度有關(guān)嗎？有何關(guān)系？n9從太陽電池的IV曲線說明“短路電流”、“開路電壓”，最大輸出功率矩形對(duì)應(yīng)的Imp和Vmp？n10太陽電池串聯(lián)電阻影響如何改進(jìn)？n11什么是電致發(fā)光？并說明PN結(jié)電致發(fā)光的過程？（用能帶圖）n12寫出電流注入效應(yīng)表達(dá)式，并說明各項(xiàng)含義？n13為什么在電流注入效率式中，分子僅為In？n14為什么對(duì)電致發(fā)光有主要貢獻(xiàn)的是電子擴(kuò)散電流？n15電注入少子的復(fù)合途徑有那些？寫出其復(fù)合速率式？n16試用能帶圖表示復(fù)合途徑，并說明那些有輻射作用？n17什么是輻射效率？寫出其表達(dá)式？n18什么是內(nèi)量子效

10、應(yīng)？與那些因素有關(guān)？n19什么是外量子效應(yīng)？與那些因素有關(guān)？n20提高est的主要辦法有那些？為什么？n21發(fā)光管設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)深xj有何要求？n結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（思考題）n1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)如何？與雙極型晶體管有何區(qū)別？n2試從JFET和PNP二種晶體管特性曲線說明二者主要區(qū)別是什么？（為什么說JEFT是電壓控制器件?）n3試分別說明JEFT的漏電壓和柵電壓對(duì)溝道的調(diào)制作用如何？n4什么是JEFT的夾斷電壓？n5右圖為VGS0的I-V曲線，試分別說明OA,AB,BC三段曲線。n6試說明JEFT的工作原理。n16什么是溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)？n17JEFT的飽和區(qū)電流在實(shí)際上并不飽和，為什么？n18

11、作圖說明：VD -L-LG0ID （飽和區(qū)），并說明夾斷后飽和電流如何修正？n第五章n2試說明N溝MOS晶體管的工作原理？n3為簡(jiǎn)化討論，理想MOS的假設(shè)包括那些？n4外加電壓在MOS三層結(jié)構(gòu)中分布如何？作圖說明？n5外加電壓在深入半導(dǎo)體表面層產(chǎn)生的電場(chǎng)有何影響？n6什么情況屬于半導(dǎo)體表面的載流子積累態(tài)？（從濃度公式說明）n7發(fā)生積累態(tài)時(shí)，半導(dǎo)體能帶如何？n8什么情況屬于半導(dǎo)體表面的載流子耗盡態(tài)？n9發(fā)生耗盡態(tài)時(shí)，半導(dǎo)體能帶如何？n10什么情況屬于半導(dǎo)體表面的載流子反型態(tài)？n11發(fā)生反型態(tài)時(shí)，半導(dǎo)體能帶如何？n13什么是感生PN結(jié)？它與MOS管有何關(guān)系？n14什么是弱反型及強(qiáng)反型？強(qiáng)反型條件是

12、什么？n15試說明強(qiáng)反型的“臨界條件”為什么是Si2f？n16強(qiáng)反型時(shí)空間電荷區(qū)如何？（Xdm）n24試說明半導(dǎo)體表面在積累態(tài)時(shí)CV曲線？n25試說明半導(dǎo)體表面在耗盡態(tài)時(shí)CV曲線？n26試說明半導(dǎo)體表面在強(qiáng)反型態(tài)時(shí)CV曲線？n27試說明MOS的CV曲線在VG0時(shí)情況？n28理想MOS晶體管的閾值電壓如何？n30理想MOS管的“平帶”條件是什么？n31金半功函數(shù)差對(duì)MOS結(jié)構(gòu)的CV曲線有何影響？n32MOS結(jié)構(gòu)中金半功函數(shù)為什么可看作“寄生電場(chǎng)”？n33MOS的絕緣柵（SiO2）中有那些正電荷？n34MOS的絕緣柵（SiO2）中的正電荷對(duì)MOS的CV曲線有何影響？n37理想MOS結(jié)構(gòu)的閾值電壓物理意義是什么？n38非理想MOS結(jié)構(gòu)的閾值電壓物理意義是什么？n40試比較MOS管與JFET兩者之間在結(jié)構(gòu)上有何相似之處？n41試說明MOS管與JFET兩者之間在結(jié)構(gòu)上有何不同？n42試說明MOS管與JFET兩者在IV曲線上有何相似？n43試說明MOS管與JFET兩者在IV曲線上有何不同？n44對(duì)于JFET的“內(nèi)夾斷電壓”，說明MOS的夾斷電壓？n45MOS管的開啟電壓是指什么？n46試用MOS管圖解說明VTH作用？（分理想