gms??IDS?UGS?{?12?(UGS?UT)}?UGS??(UGS?UT)?2?IDS2 （3分）
计算题（共10 分）
一个均匀基区硅NPN晶体管， 已知发射系数??0.99，集电结击穿电压BUCB0?150V，基区宽度Wb?18.7?m，以及基区中电子的寿命?nb?1?s，扩散系数Dn?35cm2/s，忽略发射结空间电荷区复合和基区表面复合，计算： （1）求?*，?0和?；（6分） （2）求BUCE0；（4分） （1）基区输运系数 ??1?*Wb22Lnb2?1?Wb22Dn?nb?1?(18.7?10)2?35?10?6?42?1?0.05?0.95（3分）
电流放大系数
?0????0.99?0.95?0.945
*??11??0?11?0.945?15.6 （3分）
（2）
BUCE0与BUCB0的关系为
BUCE0?BUCB0n1?? （2分）
对于硅NPN晶体管，n?4 BUCE0?BUCB041???15041?15.6?74.5V（2分）
雪崩击穿
电子和空穴受到强电场作用，向相反的方向加速运动，获得很大的动能和很高的速度，就会发生碰撞电离，产生电子—空穴对。 电子和空穴还会继续发生碰撞，产生下一代载流子。(2分) 如此继续下去，载流子的数量大量增加，这种产生载流子的方式称为载流子的倍增。（1分） 当反向电压增大到一数值时，载流子的倍增如同雪崩现象一样，载流子迅速增多，
使反向电压急剧增大，从而产生了PN结的击穿，称为雪崩击穿。 （2分） 晶体管的电流放大系数与工作电流的关系如图所示，解释原因？ （5分）
（1）小电流时，晶体管的电流放大系数小，随工作电流的增加而增加。这是因为小电流时，发射结空间电荷区复合对发射效率的影响和基区表面复合对输运系数的影响。 （2分） （2）随着工作电流的增加，晶体管的电流放大系数达到最大值，这是因为随着电流增加，基区载流子复合起主要作用，发射结空间电荷区复合对发射效率的影响和基区表面复合的影响很小。 （2分）
（3）随着电流增加，晶体管的电流放大系数下降，这因为大注入效应影响。 （1分） 双极型晶体管的共基极放大时，在UCB?0时，IC等不等于0？为什么？（5分） 在UCB?0时，IC不等于0。 （3分）
因为在UCB?0时，基区靠集电结空间电荷区边界处少子浓度等于平衡少子浓度，但是基区中存在少子浓度梯度，不断有少子向集电结扩散，为了保证该处少子浓度等于平衡浓度，漂移通过集电结的少子必须大于从集电区扩散到基区的少子，因而虽然UCB?0，但IC不等于0。 （3分）
综合题（共 15 分）
对于理想均匀基区NPN晶体管，正向放大时，
（1）画出少子在基区的分布图，并给出线性近似分布的表达式；（5） （2）证明晶体管注入基区的少子电荷量为：（5分）
QBF?AeqWb2BE?qU?kTnb0?e?1? ??17?3 （3）设基区宽度Wb?3?m，基区载流子浓度NB?10cm，发射结面积
Ae?1?10?4cm，基区中电子寿命?nb?1?s，当发射结偏置电压UBE?0.5V，
2T?300K，计算基区的体复合电流IVb。（5分）
（1）
图
（2分）
根据PN结理论，基区X2和X3处电子浓度分别为 nb(X2)?nb0eqqUE/kT nb(X3)?0 （1分）
其中nb0为基区平衡少子浓度，可以得出基区电子线性分布函数为 ?x nb(x)?nbo?1?Wb??qUE/kT （2分） ?e?（2） QBF??Wb0nb(x)dx??Wb0?x?qUE/kTnbo?1?dx?eWb?? （2分） ?C?AeqWb2qUBEnb(0)ekT当UBE=0时，注入为0，所以QBF?0，代入上式得
C?AeqWb2nb(0) （1分）
所以
QBF?AeqWb2?qUBE?nb(0)?ekT?1? （2分）
??(3) IVb?QBF?AeqWb2?nbBE?qU?kTnb(0)?e?1? （2分）
???nb IVb?10?8?1.6?10?19?6?3?10?32?100.5?0.026??2.25?10?e?1??? （3分）
9?1.21nA计算题（共10分）
一个硅P+N结（单边突变结）的P+区的杂质浓度为 1×1019cm-3，N区杂质浓度为为
1×10cm，其中硅的?s?11.8，?0?8.85?10?14F/cm，ni?1.5?1010cmq?1.6?10?1916-3
?3，
，T?300K
（1）求平衡PN结的接触电势差UD；（2分） （2）求P+N结的最大雪崩击穿电压；（2分）
（3）在反向偏压10伏时，求出势垒区的宽度和最大电场强度，画出电场强度的分布。（6分） （1）
UD?kTqlnNDNAni2
?0.026ln1?10?1?10(1.5?10)1021916 （2分）
?0.278V（2）
UB?6?1013ND（3）
势垒区的宽度
1/21/2?3/4?6?10?(10)1316?3/4?60V（2分）
?2?s?0(UD?U)?Xm???N0q???4?2?8.85?10?11.8?(0.28?10)????16?1910?1.6?10???14（3分）
?1.58?10cm?1.58?m最大电场强度
1EM?N0qXm?s?0?2N0q(UD?U)?2????s?0??116?19?2?1?10?1.6?10?(0.28?10)?2????1411.8?8.85?10???1.77?10V/cm?1.77?10V/m57
图
（3分
计算题（共10 分）
对于理想N型MOS场效应晶体管，衬底的掺杂浓度NA=1?1015cm-3，MOS管1的栅氧
化层厚度为tox1=t，它的阈值电压UT1=5V；MOS管2的栅氧化层厚度变为tox2=2t，求：
（1）MOS管2的阈值电压UT2；（6分）
（2）若UGS=15V时，计算MOS管1与MOS管2的饱和电流的比值？（4分） (1) MOS管1栅氧化层厚度为tox1，栅电容为COX1，阈值电压为UT1
UT1??QBmCOX1?2??5
F
MOS管2栅氧化层厚度为tox2，栅电容为COX1/2，阈值电压为UT2
UT2??QBmCOX1/2NAni?2?F??2QBmCOX110?2?F（2分）
?F?kTq1510ln?0.026?ln1.5?10?0.25V
所以
UT2?2(UT1?2?F)?2?F?2UT1?2?F?9.5V （2分）
（2）
IDS1?IDS2?1212COX1?nCOX2?nWLWL(UGS?UT1)
(UGS?UT2) （2分）
22所以：
1IDS1IDS2?212COX1?nCOX2?nWLWL(UGS?UT1)2?2?(UGS?UT2)210225.5?6.61（2分）