半导体器件物理期末复习

第一章 PN结  

1.1 PN结是怎么形成的？  耗尽区：正因为空间电荷区内不存在任何可动的电荷，所以该区也称为耗尽区。  空间电荷边缘存在多子浓度梯度，多数载流子便受到了一个扩散力。在热平衡状态下，电场力与扩散力相互平衡。  p型半导体和n型半导体接触面形成pn结，p区中有大量空穴流向n区并留下负离子，n区中有大量电子流向p区并留下正离子（这部分叫做载流子的扩散），正负离子形成的电场叫做空间电荷区，正离子阻碍电子流走，负离子阻碍空穴流走（这部分叫做载流子的漂移），载流子的扩散与漂移达到动态平衡，所以pn结不加电压下呈电中性。  

1.2 PN结的能带图（平衡和偏压）  无外加偏压，处于热平衡状态下，费米能级处处相等且恒定不变。 

1.3 内建电势差计算  N区导带电子试图进入p区导带时遇到了一个势垒，这个势垒称为内建电势差。

1.4 空间电荷区的宽度计算

1.5 PN结电容的计算

第二章 PN结二极管  

2.1理想PN结电流模型是什么？ 势垒维持了热平衡。  反偏：n区相对于p区电势为正，所以n区内的费米能级低于p区内的费米能级，势垒变得更高，阻止了电子与空穴的流动，因此pn结上基本没有电流流动。正偏：p区相对于n区电势为正，所以p区内的费米能级低于n区内的费米能级，势垒变得更低，电场变低了，所以电子与空穴不能分别滞留在n区与p区，所以pn结内就形成了一股由n区到p区的电子和p

区到n区的空穴。电荷的流动在pn结内形成了一股电流。  过剩少子电子：正偏电压降低了势垒，这样就使得n区内的多子可以穿过耗尽区而注入到p区内，注入的电子增加了p区少子电子的浓度。 

2.2 少数载流子分布（边界条件和近似分布） 

2.3 理想PN结电流

2.4 PN结二极管的等效电路（扩散电阻和扩散电容的概念）？  扩散电阻：在二极管外加直流正偏电压，再在直流上加一个小的低频正弦电压，则直流之上就产生了个叠加小信号正弦电流，正弦电压与正弦电流就产生了个增量电阻，即扩散电阻。  扩散电容：在直流电压上加一个很小的交流电压，随着外加正偏电压的改变，穿过空间电荷区注入到n区内的空穴数量也发生了变化。P区内的少子电子浓度也经历了同样的过程，n区内的空穴与p区内的电子充放电过程产生了电容，即扩散电容。

2.5 产生-复合电流的计算

2.6 PN结的两种击穿机制有什么不同？  齐纳击穿:重掺杂的pn结由于隧穿机制而发生齐纳击穿。在重掺杂pn结内，反偏条件下结两侧的导带与价带离得非常近，以至于电子可以由p区直接隧穿到n区的导带。即齐纳击穿。  雪崩击穿：当电子或空穴穿越空间电荷区时，由于电场的作用，他们的能量会增加，增加到一定的一定程度时，并与耗尽区的原子电子发生碰撞，便会产生新的电子空穴对，新的电子空穴又会撞击原子内的电子，于是就发生了雪崩击穿。  对于大多数pn结来说，雪崩击穿占主导地位。在电场的作用下，新的电子与空穴会朝着相反的方向运动，于是便形成了新的电流。

第三章 双极晶体管  

3.1 双极晶体管的工作原理是什么？   3.2 双极晶体管有几种工作模式，哪种是放大模式？ 正向有源，反向有源，截止，饱和。 3.3 双极晶体管的少子分布（图示）  3.4 双极晶体管的电流成分（图示），它们是怎样形成的？  正向有源时同少子分布。  3.5 低频共基极电流增益的公式总结（分析如何提高晶体管的增益系数）

3.6 等效电路模型（Ebers-Moll模型和Hybrid-Pi模型）（画图和简述） 

 3.7 双极晶体管的截止频率受哪些因素影响？ 基区渡越时间。利用有内建电场的缓变掺杂基区。 

3.8 双极晶体管的击穿有哪两种机制？

第四章 MOS场效应晶体管基础

4.1 MOS结构怎么使半导体产生从堆积、耗尽到反型的变化？  反型：当在棚极加上更大的负电压时，导带和价带的弯曲程度更加明显了，本证费米能级已经在费米能级的上方了，以至于价带比导带更接近费米能级，这个结果表明半导体表面是p型的，通过施加足够大的负电压半导体表面已经从n型转为p型了。这就是半导体表面的空穴反型层。 

4.2 MOS结构的平衡能带图（表面势、功函数和亲和能）及平衡能带关系

4.3 栅压的计算(非平衡能带关系

4.4 平带电压的计算

4.5 阈值电压的计算