半导体器件作业-有答案(2)

2019-03-28 08:45

3.电子的迁移率是 A 空穴的迁移率。

A 大于 B 等于 C 小于 4.下列固体中,禁带宽度Eg最大的是 C

A 金属 B 半导体 C 绝缘体 5.半导体与金属Al形成良好的欧姆接触的结构形式有 B、D

A Al-n-n+ B Al-n+-n C Al-p-p+ D Al-p+-p 6.晶体中内层电子有效质量 A 外层电子的有效质量。

A 大于 B 等于 C 小于 D 不一定

7.原子构成的平面在x、y、z轴上的截距分别为-2、3、4,则其密勒指数为 A A (6,4,3) B(6,4,3) C (2,3,4) D(2,3,4)

8.Pn结耗尽层中(如图所示)电场强度最大的地方是 C

A pp’ B xx’ C nn’ D 一样大 P’ x’ n’

P N P x n

9.最能起到有效的复合中心作用的杂质是 A

A 深能级杂质 B 浅能级杂质 C 中等能级杂质 10.在下列半导体中,费米能级最高的是 C

A 强P型 B 弱P型 C 强N型 D 弱N型 三、名词解释(共15分 每题5分) 1、准费米能级

费米能级和统计分布函数都是指的热平衡状态,而当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流子时,可以认为分就导带和价带中的电子来讲,它们各自处于平衡态,而导带和价带之间处于不平衡态,因而费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的,可以分别引入导带费米能级和价带费米能级,它们都是局部的能级,称为“准费米能级”,分别用EFn、EFp表示。

2、直接复合、间接复合

直接复合—电子在导带和价带之间直接跃迁而引起电子和空穴的直接复合。 间接复合—电子和空穴通过禁带中的能级(复合中心)进行复合。

3、扩散电容

PN结正向偏压时,有空穴从P区注入N区。当正向偏压增加时,由P区注入到N区的空穴增加,注入的空穴一部分扩散走了,一部分则增加了N区的空穴积累,增加了载流子的浓度梯度。在外加电压变化时,N扩散区内积累的非平衡空穴也增加,与它保持电中性的电子也相应增加。这种由于扩散区积累的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应,称为P-N结的扩散电容。用CD表示。

四、问答题(24分)

1、画出杂质半导体电阻率与温度的关系图,并分析该图。(8分) AB:温度很低,本征激发可忽略,载流子主要上

由杂ρ质提供,它随温度增加而增加,散射主要由 C 电离杂质决定,迁移率随温度的增加而增加,

所以电阻率随温度的 A D 增加而下降。(2分)

BC:温度继续升高,杂质已全部电离,载 B 流子浓度基本不变,晶格振动散射上升为主要矛盾,迁 移率随温度的升高而下降,所以电阻率随温度的升高而 增大。(2分)

CD:温度继续升高,大量本征载流子的产生远远T

超过迁移率减小对电阻率的影响,电阻率随温度的升高而急剧下降。 2.MOSFET与双极晶体管相比有何优点?(6分)

MOS管:多子器件,驱动能力强,易集成,功耗低,适合于大规模集成电路,现已成为超

大规模集成电路的主流形式。(3分)

双极器件:少子器件,速度较快,但集成度较低,功耗大,不适合于大规模集成电路。(3分)

3.MIS结构中,P型半导体表面在什么情况下成为积累层?什么情况下出现耗尽层和反型

层?并请画出相应的能带图。(10分)

EFM ECECEC

EV EFM EV EFM EV

积累状态耗尽状态反型状

积累状态:当金属与半导体之间加负电压时,表面势为负值,表面处能带向上弯曲,表面层内就会出现空穴的堆积。(2分)

耗尽状态:当金属与半导体之间加正电压时,表面势为正值,表面处能带向下弯曲,表面处的空穴浓度较体内的低得多,这种状态就叫做耗尽状态。(2分)

反型状态:当正电压进一步增加时,能带进一步向下弯曲,使表面处的费米能级高于中央能级E

I,这意味着表面的电子浓度将超过空穴浓度,形成反型层。(2分)

五、计算题(6分)

1.设空穴浓度是线性分布,在3um内浓度差为1015 cm-3,Dp=10.8cm2/s,试计算空穴扩散电

dP-1915-4-2= —1.6×10×10.8×(10/3×10)= —5.76 (A /cm) dx流密度。 (q=1.6×10 -19 C)

J=—qDp


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