电子科技大学 2015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45分，每空1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。 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tb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 (共52分) 1、分别写出PN结小注入和大注入时的结定律公式。 （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将发生怎样的变化？ （9分） 三、计算题（共53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2×105V/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=5×1018cm-3。基区杂质浓度为线性分布，如图所示，NB（0）=1×1016cm-3，NB（WB）=1×1014cm-3。发射区和基区宽度分别为WE=2µm，WB=1µm。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1.6×10-19C。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。