2015年电子科技大学考研专业课试题微电子器件.pdf

1、电子科技大学电子科技大学 2015 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 45 分，每空分，每空 1 分）分） 1、泊松方程的积分形式即是（ ）定理，它的物理意义是：流出一个闭合曲面的电通量等于该闭合曲面围成的体积内的（ ） 。 2、PN 结的扩散电容和势垒电容有很多不同之处。例如： （ ）只存在于正向偏压之下； （ ）的正负电荷在空间上是分离的； （ ）能用作变容二极管。

2、3、锗二极管和相同掺杂浓度、相同尺寸的硅二极管相比，其反向饱和电流更（ ） ，正向导通压降更（ ） 。 4、 碰撞电离率是指每个载流子在 （ ） 内由于碰撞电离产生的 （ ）的数目。电场越（ ） ，材料的禁带宽度越（ ） ，碰撞电离率将越大。 5、温度升高时，PN 结的雪崩击穿电压将（ ） ，这是因为温度升高将导致晶格振动加强，因而载流子的平均自由程（ ） 。 6、MOSFET 用于数字电路时，其工作点设置在（ ）区和（ ）区；双极型晶体管用于模拟电路时，其直流偏置点设置在（ ）区。 7、双极型晶体管的b既是基区渡越时间，又是（ ）电阻与（ ）电容的乘积。 8、双极型晶体管的跨导代表其（ ）电

3、流受（ ）电压变化的影响。双极型晶体管的直流偏置点电流 IE越大，跨导越（ ） ；工作温度越高，跨导越（ ） 。 （第三、四个空填“大”或“小” ） 9、一般来说，双极型晶体管的几个反向电流之间的大小关系为：IES（ ）ICS； ICBO（ ）ICEO； BVCBO（ ）BVCEO；BVEBO（ ） BVCBO （填“” 、 “” 、 “” 、 “ 0 并且保持固定的条件下，当 VGS从零开始逐渐增大，则 MOSFET 将依次经过截止区、亚阈区、 （ ）区和（ ）区，在亚阈区内，IDS与 VGS呈（ ）关系。 15、现代集成电路工艺中，用多晶硅作为 MOSFET 栅电极是为了采用（ ）工艺。多

4、晶硅的掺杂类型不同将改变栅和衬底之间的（ ） ，从而影响阈值电压。N型 MOSFET 的多晶硅栅掺 P 型杂质时， 阈值电压将偏 （ ） 。（最后一个空填 “大”或“小” ） 16、现代集成电路工艺中，通常通过对 MOSFET 沟道区进行离子注入来调整阈值电压，当向沟道注入的杂质为硼（B）时，P 沟道 MOSFET 的阈值电压将（ ） 。 （填“变大”或“变小” ） 17、对于短沟道 MOSFET，随着沟道宽度的不断缩小，其阈值电压的绝对值可能会随之（ ） 。 （填“变大”或“变小” ） 二、简答与作图题二、简答与作图题 (共共 52 分分) 1、分别写出 PN 结小注入和大注入时的结定律公式

5、。 （6 分） 2、请画出一个 PN 结二极管在反向恢复过程中的电流变化波形，并在图中标出存储时间 ts、下降时间 tf及反向恢复时间 tr，简要说明 PN 结为什么会产生反向恢复过程。 （8 分） 3、 画出双极型晶体管的共基极短路电流放大系数随发射极电流IE大小变化的关系示意图，并对其进行解释。 （8 分） 4、一个理想二极管的直流 I-V 特性曲线如图所示，即满足方程：I= I0 exp（qV/KT）-1。请问一个实际二极管测试的正反向直流 I-V 特性与理想情况相比，可能会有哪些不同？（不考虑二极管的击穿）简要解释其原因。 （8 分） 5、BJT 和 MOSFET 相比，哪一种器件的温

6、度稳定性更好？为什么？ （6 分） 6、采用化合物半导体 SixGe1-x作为基区的 NPN 双极型晶体管（a）和（b） ，除基区 Si、Ge的组分不一样外，其余所有参数都相同。下图是两个晶体管的基区能带示意图，并假设工艺能实现这两种基区能带分布。 请分析哪只晶体管的基区输运系数较大？为什么？ （提示：考虑基区自建电场） （7 分） 7、当 MOSFET 的沟道长度和沟道宽度缩小为原来的 1/4，请分析此时电源电压、栅氧化层厚度、衬底掺杂浓度应如何变化才能满足“恒场等比例缩小法则”的要求？等比例缩小后，该 MOSFET 的阈值电压、单位面积氧化层电容、增益因子、信号延迟时间、跨导以及亚阈区摆幅

7、将发生怎样的变化？ （9 分） 三、计算题（共三、计算题（共 53 分）分） 1、某突变 P+N 结如图（a）所示，N- 区的长度为 20m，其雪崩击穿的临界击穿电场为 Ec为 2105V/cm，雪崩击穿电压 VB为 150V。求： （12 分） （1）该 P+N 结在发生雪崩击穿时的耗尽区宽度。 （2）如图（b）所示，当 N- 区内右侧 10m 的区域被掺杂浓度非常高的 N+区所替代，此时该 P+NN+结的雪崩击穿电压变为多少？ （3）如图（c）所示，当 N- 区直接缩短为 10m，此时该 P+N 结的雪崩击穿电压变为多少？ 2、一个 NPN 晶体管，其发射区为均匀掺杂，掺杂浓度 NE=51

8、018cm-3。基区杂质浓度为线性分布，如图所示，NB（0）=11016cm-3，NB（WB）=11014cm-3。发射区和基区宽度分别为 WE=2m，WB=1m。电子和空穴的扩散系数分别为 Dn = 25cm2/s 和 Dp =10cm2/s，电子电荷量为 1.610-19C。求： （16 分） （1） 电子和空穴的迁移率 （2） 发射区和基区的方块电阻 （3） 器件的发射极注入效率 （4） 基区自建电场方向是什么？该电场将对从发射区注入基区的电子的扩散运动起到什么样的作用？ （5） 求出基区自建电场的表达式 3、一个 NPN 均匀基区晶体管，基区渡越时间占总信号延迟时间的 25，中性基区宽度为1m，电子和空穴的扩散系数分别为 Dn = 25cm2/s 和 Dp =10cm2/s。 （12 分） （1）计算器件的特征频率 fT。 （2）当基区宽度变为 2m 时，特征频率为多少？ 4、工作在饱和区的理想长沟道 NMOS 器件，其 ID1/2 VGS关系如图所示。(13 分) （1）试计算阈值电压 VT和增益因子。 （2）该器件是增强型器件还是耗尽型器件？ （3）如果该器件的漏极电压和栅极电压均为 2V，求此时器件的漏极电流 ID。