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882半導體器件原理考試大綱

一、考試內容范圍

1pn結的頻率特性與開關特性

1.1pn結直流特性

1.2pn結的頻率特性

1.2.1交流小信號下的pn結少子分布

1.2.2擴散電流

1.2.3交流小信號導納

1.2.4交流小信號等效電路

1.3pn結的開關特性

1.3.1pn結二極管的開關作用

1.3.2導通過程

1.3.3關斷過程

2雙極型晶體管

2.1基本結構、制造工藝和雜質分布

2.1.1晶體管的基本結構

2.1.2制造工藝

2.1.3雜質分布

2.2電流放大原理

2.2.1放大條件

2.2.2電流傳輸

2.2.3共基極電流放大系數

2.2.4共射極電流放大系數

2.3直流特性

2.3.1晶體管中的少子分布

2.3.2 理想晶體管的電流-電壓方程

2.3.2.1少子分布

2.3.2.2電流密度

2.3.2.3Ie、Ib、Ic表達式

2.3.3放大系數表達式

2.3.4 理想晶體管的輸入、輸出特性

2.3.4.1共基極

2.3.4.2共射極

2.3.5 晶體管的非理想現象

2.3.5.1發射結結面積對注入效率的影響

2.3.5.2基區寬度調制效應

2.3.5.3發射結復合電流影響

2.3.5.4大注入效應之一-Webster效應

2.3.5.5大注入效應之二-Kirk效應

2.3.5.6大注入效應之三-發射極電流集邊效應

2.3.6實際晶體管的輸入、輸出特性

2.3.6.1共基極輸入、輸出特性

2.3.6.2共射極輸入、輸出特性

2.4反向特性

2.4.1晶體管的反向電流

2.4.1.1Icbo、Iebo

2.4.1.2Iceo

2.4.2 晶體管的反向擊穿電壓

2.4.2.1BVebo、BVcbo

2.4.2.2BVce

2.4.3 晶體管穿通電壓

2.4.3.1基區穿通

2.4.3.2集電區穿通

2.5晶體管的模型

2.5.1Ebers-Moll方程

2.5.2實際晶體管模型

2.6頻率特性

2.6.1晶體管的放大作用

2.6.2 低頻交流小信號等效電路

2.6.2.1y參數等效電路

2.6.2.2h參數等效電路

2.6.3 放大系數的頻率特性

2.6.3.1晶體管的高頻效應

2.6.3.2發射極延遲時間

2.6.3.3基區渡越時間

2.6.3.4集電結渡越時間

2.6.3.5集電極延遲時間

2.6.3.6 放大系數的頻率特性

2.6.3.6.1共基極截止頻率

2.6.3.6.2共射極截止頻率

2.6.3.6.3特征頻率

2.6.4 高頻等效電路

2.6.4.1h參數等效電路

2.6.4.2高頻功率增益

2.6.4.3最高振蕩頻率

2.6.5漂移晶體管

2.6.5.1非均勻基區及自建電場

2.6.5.2 直流特性

2.6.5.2.1少子分布與少子電流

2.6.5.2.2直流增益

2.6.5.2.3Early效應

2.6.5.3 頻率特性

2.6.5.3.1連續性方程解基區渡越時間

2.6.5.3.2漂移速度解基區渡越時間

2.6.5.3.3擴散電容解基區渡越時間

2.6.6 異質結雙極型晶體管

2.6.6.1結構

2.6.6.2理想異質結能帶圖

2.6.6.3工作原理

2.7開關特性

2.7.1 晶體管的開關作用

2.7.1.1晶體管的工作區

2.7.1.2截止區和飽和區的少子分布

2.7.1.3晶體管的開關作用

2.7.1.4晶體管的開關過程

2.7.1.5晶體管開關過程中的少子分布

2.7.2 電荷控制理論和晶體管開關時間

2.7.2.1電荷控制理論

2.7.2.2開關時間

2.7.2.2.1延遲時間

2.7.2.2.2上升時間

2.7.2.2.3儲存時間

2.7.2.2.4下降時間

2.7.2.2.5提高開關速度的途徑

2.7.2.2.6正向壓降和飽和壓降

3MOSFET的基本特性

3.1MOSFET的結構和工作原理

3.1.1MOSFET簡介

3.1.2MOSFET的結構

3.1.3MOSFET的基本工作原理

3.1.4MOSFET的分類和符號

3.1.5MOSFET的輸出特性和轉移特性

3.2MOSFET的閾值電壓

3.2.1半導體的表面狀態

3.2.2閾值電壓的表達式

3.2.3 影響 VT的因素

3.2.3.1功函數差的影響

3.2.3.2襯底雜質濃度NB的影響

3.2.3.3界面固定電荷QSS的影響

3.2.3.4離子注入調整VT

3.2.3.5MOS柵電極的發展歷史

3.2.3.6襯底偏置效應

3.3MOSFET的直流特性

3.3.1MOSFET非平衡時的能帶圖

3.3.2IDS~VDS的關系

3.3.2.1緩變溝道近似(GCA)

3.3.2.2可調電阻區(線性區)

3.3.2.3飽和區

3.3.3MOSFET的亞閾值特性

3.3.3.1亞閾值現象

3.3.3.2亞閾值區的擴散電流

3.3.3.3亞閾擺幅

3.3.4 MOSFET 直流參數

3.3.4.1輸出特性和轉移特性

3.3.4.2直流參數

3.3.4.3低頻小信號參數

3.3.5 MOSFET 的二級效應

3.3.5.1 非常數表面遷移率效應

3.3.5.1.1柵電場影響(Ex)

3.3.5.1.2漏電場Ey影響(載流子速度飽和效應)

3.3.5.1.3對gm的影響

3.3.5.2體電荷變化效應

3.3.5.3 非零漏電導

3.3.5.3.1溝道長度調制效應

3.3.5.3.2漏電場靜電反饋效應

3.3.5.4源漏串聯電阻對gD和gm的影響

3.3.5.5GIDL

3.3.6 擊穿特性

3.3.6.1源漏擊穿

3.3.6.1.1漏-襯底pn結雪崩擊穿(BVDS)

3.3.6.1.2溝道雪崩擊穿

3.3.6.1.3漏源勢壘穿通

3.3.6.2柵擊穿

3.4MOSFET的頻率特性

3.4.1 交流小信號等效電路

3.4.1.1MOSFET的電容

3.4.1.2計算分布電容CGS和CGD

3.4.1.3等效電路

3.4.2 高頻特性

3.4.2.1跨導截止頻率

3.4.2.2截止頻率(最高振蕩頻率)fT

3.4.2.3溝道渡越時間

3.4.2.4提高fT的途徑

3.5MOSFET的開關特性

3.5.1 電阻型負載 MOS 倒相器

3.5.1.1MOS倒相器的開關作用

3.5.1.2MOS倒相器的開關時間

3.5.2增強型-增強型MOS倒相器(E-EMOS)

3.5.3增強型-耗盡型MOS倒相器(E-DMOS)

3.5.4互補MOS倒相器(CMOS)

3.6MOSFET的功率特性

3.6.1MOSFET的功率特性

3.6.2功率MOSFET的結構

4小尺寸MOSFET的特性

4.1MOSFET的短溝道效應和窄溝道效應

4.1.1MOSFET的短溝道效應(SCE)

4.1.2 閾值電壓“卷曲”

4.1.2.1現象

4.1.2.2原因

4.1.2.3電荷分享模型(Poon-Yau)

4.1.3 反常短溝道效應

4.1.3.1現象

4.1.3.2原因

4.1.3.3分析

4.1.4 窄溝道效應(NWE)

4.1.4.1現象

4.1.4.2邊緣耗盡效應

4.1.4.3三種氧化物隔離結構的NWE

4.1.4.4雜質橫向擴散的影響

4.1.5 漏感應勢壘降低

4.1.5.1現象

4.1.5.2原因

4.1.6 短溝道 MOSFET 的亞閾特性

4.1.6.1現象

4.1.6.2原因

4.1.6.3抑制次表面穿通的措施

4.1.7熱載流子效應抑制-新型漏結構

4.2小尺寸MOSFET的直流特性

4.2.1載流子速度飽和效應

4.2.2 短溝道器件溝道中的電場

4.2.2.1突變結耗盡層近似模型

4.2.2.2恒定電場梯度模型

4.2.2.3準二維模型

4.3MOSFET的按比例縮小規律

4.3.1按比例縮小規律概述

4.3.2 MOSFET 的 scaling 規則

4.3.2.1恒電場(CE)scaling

4.3.2.2恒電壓(CV)scaling

4.3.2.3準恒電壓(QCV)scaling

4.3.2.4亞閾值scaling

4.3.3 Scaling 的限制及對策(新結構)

4.3.3.1 xj

4.3.3.2 tox

4.3.3.3 WS,WD

二、試卷結構

1、選擇題(含多選)：100分

2、推導或證明題 ：20分

3、計算題：30分

滿分150分

三、參考書目

曾樹榮半導體器件物理基礎北京大學出版社2002

劉永，張福海編著晶體管原理國防工業出版社2002