微电子器件期末试题 (2)

红莺绿柳 分享 2020-06-22 下载文档

衡少子电荷。这个电荷的消失途径有两条,即反向电荷的抽取和载流子复合。

32.在高频下,晶体管基区渡越时间?b对基区输运系数?*有三个作用,它们是:复合损失使?*小于1、时间延迟引起相位延迟和渡越时间的分散使|?*|减小。当基区宽度加倍时,基区渡越时间增大到原来的4倍。

33.小电流时?会下降,这是由于小电流时,发射极电流中复合电流的比例增大。大电流时?会下降,这是由于大注入效应和基区扩展效应。 34.从器件本身的角度,提高开关管的开关速度的主要措施是降低少子寿命和减薄轻掺杂区浓度。

35.雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别为:?0?dx?1和dmin?xdEG足够小。 qE36.要降低基极电阻Rbb?,应当提高基区掺杂浓度,增大基区宽度。 37.在分析PN电流电压特性时,肖克莱方程做了如下假设:突变结近似、波尔兹曼统计近似、小注入假设,在耗尽层中不存在产生-复合电流,此处也未计入中性区的串联电阻。如果考虑耗尽区的产生-复合过程,则总的反向电流为扩散电流和耗尽区产生复合电流之和。

二、简答题

1.某P?N?N?结的雪崩击穿临界电场EC?32V??m?1,当N?区的长度足够长时,击穿电压VB?144V,试求当N?区的长度缩短为3?m时,击穿电压是多少?解:当N区足够长时,开始发生雪崩击穿的耗尽层宽度为2Vxd?B?9?mEc2'VB?VB[1?()2]?80V3

2.说明PN结二极管为什么具有整流特性?肖特基势垒二极管和PN结二极管有均具有整流特性,比较两种器件的异同。

答:Pn结二极管正向电流主要由多子电流,电流随外加电压迅速增大;反射电流主要由少子形成电流,电流随着外加电压变化很小,且电流很小,故具有整流特性。肖特基势垒二极管是多子(单极)器件,开关速度快,反向泄漏电流大;PN结二极管存在少子存储效应,开关速度慢,但反向泄漏电流小。

3.给PN结外加集团电压V,分别写出P区和N区的耗尽区边缘处少子浓度np(?xp)和pn(xn)与V的关系式。基于此,比较工作在放大区的PNP晶体管的发射结耗尽区边缘的少子浓度np(?xp)和pn(xn)与平衡少子浓度np0和pno的大小。 答:np(?xp)?np0eqVkT、pn(xn)?pn0eqVkT。放大区的PNP晶体管的发

射结正偏,故有np(?xp)?np0、pn(xn)?pn0

4.对于长沟道MOSFET,当沟道长度缩短为原来的一半,而其它尺寸,掺杂浓度、偏置条件等都保持不变时,与原来相比,说明下列参数发生什么变化:阈值电压VT、饱和漏极电流IDsat,跨导gm和沟道电导Ron。

答:阈值电压VT保持不变,饱和漏极电流IDsat降低50%,沟道电导Ron增加一倍,跨导gm降低50%。

5.什么是厄尔利效应,简述减小厄尔利效应的方法,并尝试说明这些方法对其他电参数的影响。

答:当Vce增加时,集电结上的反向偏压增加,集电区势垒区宽度变宽。势垒区的右侧向中性集电区扩展,左侧向中性基区扩展。这使得中性基区的宽度WB减小。基区宽度的减小使基区少子浓度梯度增加,必然导致电流放大系数和集电极电流的增大。这就是基区宽度调变效应(也称为厄尔利效应)。为减小厄尔利效应,应增大基区宽度WB,减小集电结耗尽区在基区内的宽度xdB,即增大基区掺杂浓度NB。 但增加WB和NB都将降低基区输运系数,进而降低电流放大系数。

6.给出双极结型晶体管的特征频率、最高振荡频率以及BVCEO的定义。说明提高双极型晶体管的高频优值的主要措施。 答:特征频率:|??|?1时对应的频率;

最高振荡频率:|Kpmax|?1时对应的频率;

BVCEO:基极开路,集电结反偏,ICEO趋于无穷大时的VCE。

提高双极型晶体管的高频优值的主要措施:提高特征频率,降低基极电阻以及集电结势垒电容。

7.在实际工作中,一般是怎样测量双极型晶体管的特征频率fT的? 答:在实际测量晶体管的特征频率fT时,一般并不需要按fT的定义使

|??|下降到1时的频率,而是在f??f?fT的频率范围内测量|??|值,

然后利用

|??|??0f0f和fT??0f?就可以根据测试频率f和所测得的|??|计算出:

fT?|??|f

式中,|??|?1而f?fT,这样可以降低对测量仪器和信号源的要求。

三、计算题

HzCTE?1pF,CDE?12pF,1.某晶体管的?0?60,当f?15M时测得|??|?4,

CTC?0.2pF,r0?50K?。试求该晶体管的fT、f?,以及当IC?10mA时

的本征混合p参数gm,r?,C?,r?和C?。 解:

当f??f?时,得????0当f?f?时,|??|??0?0f?

f2当f??f?时,|??|?晶体管的特征频率fT?|??|f?60MHz 当Ic?10mA时,

发射结的高频小信号等效电路的发射结增量电阻re?gm?kTkT??2.6? qIEqIC?IC称为晶体管的转?VBE代表集电极电流受发射结电压变化的影响,

移电导,或跨导。

gm??ICqIC1???0.385S ?VBEkTrer???0re?156?C??CDE?CTE?156?r???0rO?3M? reC??CDE?CTE?0.2pFrO


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