电子科技大学
2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题
考试科目：832 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。
一、填空题（共48分，每空1.5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τn和τp，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τb和τB，则1/τB表示的物理
意义为（ ），因此τb/τB可以表示（ ）。
6、MOSFET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
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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（ ）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α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 (共57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？
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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？
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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）
IDS
T3T2T10
VGS
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四、计算题（共45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=5×1018cm-3，NB=5×1016cm-3，NC=1×1013cm-3，发射区和基区宽度为WE=10µm，WB=2µm。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1µs。求： （10分） （1） 器件的共发射极直流短路电流放大系数β为多少？ （2） 器件的跨导gm为多少？
3、某高频晶体管的β0=200，当信号频率f为50MHz时测得|βω|=8，且最大功率增益Kpmax=100。 （10分）
求：（1）该晶体管的特征频率fT
（2）该晶体管的截止频率fβ （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|βω|和最大功率增益Kpmax值。
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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？
VOX
EC
1.1eVEV
（EF）0.1eV0.3eV1.1eVECEFEiEv
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