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882半導(dǎo)體器件原理考試大綱

一、考試內(nèi)容范圍

1pn結(jié)的頻率特性與開關(guān)特性

1.1pn結(jié)直流特性

1.2pn結(jié)的頻率特性

1.2.1交流小信號下的pn結(jié)少子分布

1.2.2擴(kuò)散電流

1.2.3交流小信號導(dǎo)納

1.2.4交流小信號等效電路

1.3pn結(jié)的開關(guān)特性

1.3.1pn結(jié)二極管的開關(guān)作用

1.3.2導(dǎo)通過程

1.3.3關(guān)斷過程

2雙極型晶體管

2.1基本結(jié)構(gòu)、制造工藝和雜質(zhì)分布

2.1.1晶體管的基本結(jié)構(gòu)

2.1.2制造工藝

2.1.3雜質(zhì)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(shù)

2.2.4共射極電流放大系數(shù)

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(dá)式

2.3.3放大系數(shù)表達(dá)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(xiàn)象

2.3.5.1發(fā)射結(jié)結(jié)面積對注入效率的影響

2.3.5.2基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)

2.3.5.3發(fā)射結(jié)復(fù)合電流影響

2.3.5.4大注入效應(yīng)之一-Webster效應(yīng)

2.3.5.5大注入效應(yīng)之二-Kirk效應(yīng)

2.3.5.6大注入效應(yīng)之三-發(fā)射極電流集邊效應(yīng)

2.3.6實(shí)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(qū)穿通

2.4.3.2集電區(qū)穿通

2.5晶體管的模型

2.5.1Ebers-Moll方程

2.5.2實(shí)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(shù)等效電路

2.6.2.2h參數(shù)等效電路

2.6.3 放大系數(shù)的頻率特性

2.6.3.1晶體管的高頻效應(yīng)

2.6.3.2發(fā)射極延遲時(shí)間

2.6.3.3基區(qū)渡越時(shí)間

2.6.3.4集電結(jié)渡越時(shí)間

2.6.3.5集電極延遲時(shí)間

2.6.3.6 放大系數(shù)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(shù)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(qū)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(yīng)

2.6.5.3 頻率特性

2.6.5.3.1連續(xù)性方程解基區(qū)渡越時(shí)間

2.6.5.3.2漂移速度解基區(qū)渡越時(shí)間

2.6.5.3.3擴(kuò)散電容解基區(qū)渡越時(shí)間

2.6.6 異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管

2.6.6.1結(jié)構(gòu)

2.6.6.2理想異質(zhì)結(jié)能帶圖

2.6.6.3工作原理

2.7開關(guān)特性

2.7.1 晶體管的開關(guān)作用

2.7.1.1晶體管的工作區(qū)

2.7.1.2截止區(qū)和飽和區(qū)的少子分布

2.7.1.3晶體管的開關(guān)作用

2.7.1.4晶體管的開關(guān)過程

2.7.1.5晶體管開關(guān)過程中的少子分布

2.7.2 電荷控制理論和晶體管開關(guān)時(shí)間

2.7.2.1電荷控制理論

2.7.2.2開關(guān)時(shí)間

2.7.2.2.1延遲時(shí)間

2.7.2.2.2上升時(shí)間

2.7.2.2.3儲(chǔ)存時(shí)間

2.7.2.2.4下降時(shí)間

2.7.2.2.5提高開關(guān)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(jié)構(gòu)和工作原理

3.1.1MOSFET簡介

3.1.2MOSFET的結(jié)構(gòu)

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(zhuǎn)移特性

3.2MOSFET的閾值電壓

3.2.1半導(dǎo)體的表面狀態(tài)

3.2.2閾值電壓的表達(dá)式

3.2.3 影響 VT的因素

3.2.3.1功函數(shù)差的影響

3.2.3.2襯底雜質(zhì)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(diào)整VT

3.2.3.5MOS柵電極的發(fā)展歷史

3.2.3.6襯底偏置效應(yīng)

3.3MOSFET的直流特性

3.3.1MOSFET非平衡時(shí)的能帶圖

3.3.2IDS~VDS的關(guān)系

3.3.2.1緩變溝道近似(GCA)

3.3.2.2可調(diào)電阻區(qū)(線性區(qū))

3.3.2.3飽和區(qū)

3.3.3MOSFET的亞閾值特性

3.3.3.1亞閾值現(xiàn)象

3.3.3.2亞閾值區(qū)的擴(kuò)散電流

3.3.3.3亞閾擺幅

3.3.4 MOSFET 直流參數(shù)

3.3.4.1輸出特性和轉(zhuǎn)移特性

3.3.4.2直流參數(shù)

3.3.4.3低頻小信號參數(shù)

3.3.5 MOSFET 的二級效應(yīng)

3.3.5.1 非常數(shù)表面遷移率效應(yīng)

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(yīng))

3.3.5.1.3對gm的影響

3.3.5.2體電荷變化效應(yīng)

3.3.5.3 非零漏電導(dǎo)

3.3.5.3.1溝道長度調(diào)制效應(yīng)

3.3.5.3.2漏電場靜電反饋效應(yīng)

3.3.5.4源漏串聯(lián)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(jié)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(jì)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(dǎo)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(shí)間

3.4.2.4提高fT的途徑

3.5MOSFET的開關(guān)特性

3.5.1 電阻型負(fù)載 MOS 倒相器

3.5.1.1MOS倒相器的開關(guān)作用

3.5.1.2MOS倒相器的開關(guān)時(shí)間

3.5.2增強(qiáng)型-增強(qiáng)型MOS倒相器(E-EMOS)

3.5.3增強(qiáng)型-耗盡型MOS倒相器(E-DMOS)

3.5.4互補(bǔ)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(jié)構(gòu)

4小尺寸MOSFET的特性

4.1MOSFET的短溝道效應(yīng)和窄溝道效應(yīng)

4.1.1MOSFET的短溝道效應(yīng)(SCE)

4.1.2 閾值電壓“卷曲”

4.1.2.1現(xiàn)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(yīng)

4.1.3.1現(xiàn)象

4.1.3.2原因

4.1.3.3分析

4.1.4 窄溝道效應(yīng)(NWE)

4.1.4.1現(xiàn)象

4.1.4.2邊緣耗盡效應(yīng)

4.1.4.3三種氧化物隔離結(jié)構(gòu)的NWE

4.1.4.4雜質(zhì)橫向擴(kuò)散的影響

4.1.5 漏感應(yīng)勢壘降低

4.1.5.1現(xiàn)象

4.1.5.2原因

4.1.6 短溝道 MOSFET 的亞閾特性

4.1.6.1現(xiàn)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(yīng)抑制-新型漏結(jié)構(gòu)

4.2小尺寸MOSFET的直流特性

4.2.1載流子速度飽和效應(yīng)

4.2.2 短溝道器件溝道中的電場

4.2.2.1突變結(jié)耗盡層近似模型

4.2.2.2恒定電場梯度模型

4.2.2.3準(zhǔn)二維模型

4.3MOSFET的按比例縮小規(guī)律

4.3.1按比例縮小規(guī)律概述

4.3.2 MOSFET 的 scaling 規(guī)則

4.3.2.1恒電場(CE)scaling

4.3.2.2恒電壓(CV)scaling

4.3.2.3準(zhǔn)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(jié)構(gòu))

4.3.3.1 xj

4.3.3.2 tox

4.3.3.3 WS,WD

二、試卷結(jié)構(gòu)

1、選擇題(含多選)：100分

2、推導(dǎo)或證明題 ：20分

3、計(jì)算題：30分

滿分150分

三、參考書目

曾樹榮半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)北京大學(xué)出版社2002

劉永，張福海編著晶體管原理國防工業(yè)出版社2002