電子科技大學(xué)

2015年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

考試科目：832微電子器件

注：所有答案必須寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上均無(wú)效。

一、填空題（共45分，每空1分）

1、泊松方程的積分形式即是（）定理，它的物理意義是：流出一個(gè)閉合

曲面的電通量等于該閉合曲面圍成的體積內(nèi)的（）。

2、PN結(jié)的擴(kuò)散電容和勢(shì)壘電容有很多不同之處。例如：（）只存在于正向偏

壓之下；（）的正負(fù)電荷在空間上是分離的；（）能用作變?nèi)荻?/p>

極管。

3、鍺二極管和相同摻雜濃度、相同尺寸的硅二極管相比，其反向飽和電流更（），正

向?qū)▔航蹈ǎ?/p>

4、碰撞電離率是指每個(gè)載流子在（）內(nèi)由于碰撞電離產(chǎn)生的（）

的數(shù)目。電場(chǎng)越（），材料的禁帶寬度越（），碰撞電離率將越大。

5、溫度升高時(shí)，PN結(jié)的雪崩擊穿電壓將（），這是因?yàn)闇囟壬邔?dǎo)致晶格振動(dòng)

加強(qiáng)，因而載流子的平均自由程（）。

6、MOSFET用于數(shù)字電路時(shí)，其工作點(diǎn)設(shè)置在（）區(qū)和（）區(qū)；

雙極型晶體管用于模擬電路時(shí)，其直流偏置點(diǎn)設(shè)置在（）區(qū)。

7、雙極型晶體管的τb既是基區(qū)渡越時(shí)間，又是（）電阻與（）

電容的乘積。

8、雙極型晶體管的跨導(dǎo)代表其（）電流受（）電壓變化的影響。雙

極型晶體管的直流偏置點(diǎn)電流IE越大，跨導(dǎo)越（）；工作溫度越高，跨導(dǎo)越

（）。（第三、四個(gè)空填“大”或“小”）

9、一般來(lái)說，雙極型晶體管的幾個(gè)反向電流之間的大小關(guān)系為：IES（）ICS；

ICBO（）ICEO；BVCBO（）BVCEO；BVEBO（）BVCBO

（填“>”、“<”或“=”）

10、當(dāng)雙極型晶體管集電極反偏，發(fā)射極開路時(shí)，發(fā)射極電流（）零，發(fā)射結(jié)上的偏

壓（）零。（填“>”、“<”或“=”）

11、增加雙極型晶體管的基區(qū)寬度將（）厄爾利電壓，（）基極電阻，

（）基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)。

12、NMOS的襯底相對(duì)于源端應(yīng)該接（）電位。當(dāng)|VBS|增加時(shí)，其閾值電壓將（）。

（第二個(gè)空填“增大”、“減小”或“不變”）

13、MOSFET的溝道載流子和位于半導(dǎo)體內(nèi)的載流子相比，除受到（）散射及電

離雜質(zhì)散射作用外，還會(huì)受到（）散射，因此，通常溝道載流子的遷移率（）

體內(nèi)載流子遷移率。當(dāng)柵壓|VGS|增強(qiáng)時(shí)，溝道內(nèi)的載流子遷移率將（）。（第三

個(gè)空填“>”、“<”或“=”，第四個(gè)空填“增加”、“降低”或“不變”）

14、對(duì)于N溝道增強(qiáng)型MOSFET，在VDS>0并且保持固定的條件下，當(dāng)VGS從零開始逐漸

增大，則MOSFET將依次經(jīng)過截止區(qū)、亞閾區(qū)、（）區(qū)和（）區(qū)，

在亞閾區(qū)內(nèi)，IDS與VGS呈（）關(guān)系。

15、現(xiàn)代集成電路工藝中，用多晶硅作為MOSFET柵電極是為了采用（）工藝。

多晶硅的摻雜類型不同將改變柵和襯底之間的（），從而影響閾值電壓。N

型MOSFET的多晶硅柵摻P型雜質(zhì)時(shí)，閾值電壓將偏（）。（最后一個(gè)空填“大”

或“小”）

16、現(xiàn)代集成電路工藝中，通常通過對(duì)MOSFET溝道區(qū)進(jìn)行離子注入來(lái)調(diào)整閾值電壓，當(dāng)

向溝道注入的雜質(zhì)為硼（B）時(shí)，P溝道MOSFET的閾值電壓將（）。（填“變

大”或“變小”）

17、對(duì)于短溝道MOSFET，隨著溝道寬度的不斷縮小，其閾值電壓的絕對(duì)值可能會(huì)隨之

（）。（填“變大”或“變小”）

二、簡(jiǎn)答與作圖題(共52分)

1、分別寫出PN結(jié)小注入和大注入時(shí)的結(jié)定律公式。（6分）

2、請(qǐng)畫出一個(gè)PN結(jié)二極管在反向恢復(fù)過程中的電流變化波形，并在圖中標(biāo)出存儲(chǔ)時(shí)間ts、

下降時(shí)間tf及反向恢復(fù)時(shí)間tr，簡(jiǎn)要說明PN結(jié)為什么會(huì)產(chǎn)生反向恢復(fù)過程。（8分）

3、畫出雙極型晶體管的共基極短路電流放大系數(shù)α隨發(fā)射極電流IE大小變化的關(guān)系示意圖，

并對(duì)其進(jìn)行解釋。（8分）

4、一個(gè)理想二極管的直流I-V特性曲線如圖所示，即滿足方程：I=I0[exp（qV/KT）-1]。

請(qǐng)問一個(gè)實(shí)際二極管測(cè)試的正反向直流I-V特性與理想情況相比，可能會(huì)有哪些不同？

（不考慮二極管的擊穿）簡(jiǎn)要解釋其原因。（8分）

5、BJT和MOSFET相比，哪一種器件的溫度穩(wěn)定性更好？為什么？（6分）

6、采用化合物半導(dǎo)體SixGe1-x作為基區(qū)的NPN雙極型晶體管（a）和（b），除基區(qū)Si、Ge

的組分不一樣外，其余所有參數(shù)都相同。下圖是兩個(gè)晶體管的基區(qū)能帶示意圖，并假設(shè)

工藝能實(shí)現(xiàn)這兩種基區(qū)能帶分布。請(qǐng)分析哪只晶體管的基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)較大？為什么？（提

示：考慮基區(qū)自建電場(chǎng)）（7分）

7、當(dāng)MOSFET的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度縮小為原來(lái)的1/4，請(qǐng)分析此時(shí)電源電壓、柵氧化層

厚度、襯底摻雜濃度應(yīng)如何變化才能滿足“恒場(chǎng)等比例縮小法則”的要求？等比例縮小

后，該MOSFET的閾值電壓、單位面積氧化層電容、增益因子、信號(hào)延遲時(shí)間、跨導(dǎo)以

及亞閾區(qū)擺幅將發(fā)生怎樣的變化？（9分）

三、計(jì)算題（共53分）

-

1、某突變P+N結(jié)如圖（a）所示，N區(qū)的長(zhǎng)度為20μm，其雪崩擊穿的臨界擊穿電場(chǎng)為Ec

5

為2×10V/cm，雪崩擊穿電壓VB為150V。求：（12分）

（1）該P(yáng)+N結(jié)在發(fā)生雪崩擊穿時(shí)的耗盡區(qū)寬度。

（2）如圖（b）所示，當(dāng)N-區(qū)內(nèi)右側(cè)10μm的區(qū)域被摻雜濃度非常高的N+區(qū)所替代，此時(shí)

該P(yáng)+NN+結(jié)的雪崩擊穿電壓變?yōu)槎嗌伲?/p>

（3）如圖（c）所示，當(dāng)N-區(qū)直接縮短為10μm，此時(shí)該P(yáng)+N結(jié)的雪崩擊穿電壓變?yōu)槎嗌伲?/p>

18-3

2、一個(gè)NPN晶體管，其發(fā)射區(qū)為均勻摻雜，摻雜濃度NE=5×10cm?；鶇^(qū)雜質(zhì)濃度為線

16-314-3

性分布，如圖所示，NB（0）=1×10cm，NB（WB）=1×10cm。發(fā)射區(qū)和基區(qū)寬度分別

22

為WE=2μm，WB=1μm。電子和空穴的擴(kuò)散系數(shù)分別為Dn=25cm/s和Dp=10cm/s，電子電

荷量為1.6×10-19C。求：（16分）

（1）電子和空穴的遷移率

（2）發(fā)射區(qū)和基區(qū)的方塊電阻

（3）器件的發(fā)射極注入效率

（4）基區(qū)自建電場(chǎng)方向是什么？該電場(chǎng)將對(duì)從發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起到什

么樣的作用？

（5）求出基區(qū)自建電場(chǎng)的表達(dá)式

3、一個(gè)NPN均勻基區(qū)晶體管，基區(qū)渡越時(shí)間占總信號(hào)延遲時(shí)間的25％，中性基區(qū)寬度為

22

1μm，電子和空穴的擴(kuò)散系數(shù)分別為Dn=25cm/s和Dp=10cm/s。（12分）

（1）計(jì)算器件的特征頻率fT。

（2）當(dāng)基區(qū)寬度變?yōu)?μm時(shí)，特征頻率為多少？

1/2

4、工作在飽和區(qū)的理想長(zhǎng)溝道NMOS器件，其ID~VGS關(guān)系如圖所示。(13分)

（1）試計(jì)算閾值電壓VT和增益因子β。

（2）該器件是增強(qiáng)型器件還是