微电子概论复习资料

一、填空题：

1、半导体的硅单晶属于 金刚石 结构。通常IC 所用的硅片是沿硅单晶的 （100）面切割的。

2. 一种半导体材料如果没有掺杂任何杂质，这种材料称为 本征 半导体。半导体中的载流子包括多子 和 少子 。P 型Si 半导体中多数载流子为 空穴 ，少数载流子为 电子 。

3. P-N 结二极管的击穿现象可以按照击穿机理分为 雪崩 击穿、隧道击穿。

6. 集成电路制造工艺按照制造有源器件不同可分为双极集成电路工艺和 MOS 集成电路 工艺。

7. SOC 的中文简称为系统芯片。

8．光电子器件是 光子 和半导体中的 电子 相互转换的半导体器件。光子、电子

（1）本征载流子浓度表达式n=p=n i 且n?p=n i 2

（2）质量作用定律表达式:_________，

（3）半导体基本方程表达式

P35共5个 ， （4）PN 结是动态电荷的平衡区，（5）PN 结正向偏置时以扩散电流为主形成导通，反向偏置时以漂移电流为主形成截止。

跨导定义：

特征尺寸：

耗尽层：

质量作用定律的证明：

掺杂半导体中产生率与空穴浓度和电子浓度有关，那么有：

***G G r n p n p r

=?= 在热平衡状态下，平衡载流子产生率和复合率相等，所以：

复合率***F F G r n p n p r ==?

= 对于本征半导体有200*i n p n =

热平衡状态下，掺杂半导体载流子都是由本征激发产生的，有

00*F G n p r r == 故有，

200****i i i F G n p n p n n n p n r r

====?= 书上课后题两个：

（图片均可放大）

空穴是怎么形成电流导电的？

如果共价键中的电子获得足够的能量，它就可以摆脱共价键的束缚，成为可以自由运动的电子。这时在原来的共价键上就留下了一个缺位，因为邻键上的电子随时可以跳过来填补这个缺位，从而使缺位转移到邻键上去，所以，缺位也是可以移动的。这种可以自由移动的空位被称为空穴。半导体就是靠着电子和空穴的移动来导电的。

施主掺杂是高价替代低价还是反之？

当半导体中掺入施主杂质，并主要靠施主提供的电子导电

有源器件：内部需要电源的器件，用作信号放大转换；无源器件：内部不需要电源的器件，用作信号传输摩尔定律：集成电路的发展工艺每三年升级一代，集成度每三年翻二番、特征线宽约缩小30％左右，逻辑电路（以CPU为代表）的工作频率提高约30％

平面工艺：在Si半导体芯片上通过氧化、光刻、扩散、离子注入等一系列流程，制作出晶体管和集成电路特点：器件和电路都是在芯片表面一层附近处，整个芯片基本上保持是平坦的

氧化工艺中氧化硅层的主要作用：1.在MOS电路中作为MOS器件的绝缘栅介质，器件的组成部分2.扩散时的掩蔽层，离子注入的(有时与光刻胶、Si3N4层一起使用)阻挡层3.作为集成电路的隔离介质材料4.作为电容器的绝缘介质材料5.作为多层金属互连层之间的介质材料6.作为对器件和电路进行钝化的钝化层材料光刻步骤（参照书上的概念，此处不准确）：涂胶--曝光--显影(气相涂底-旋转涂布-软烤-对准及曝光-曝光后烘烤-显影-硬烤-显影后检查) 材料：光刻胶--树脂.感光剂.溶剂.添加剂（正胶：曝光前不可溶，曝光后可溶负胶：曝光前可溶，曝光后不可溶）

计算题：已知npn型双极型晶体管采用共发射极连接，其电压扩大倍数为12，功率放大倍数为588，测得基极电流Ib=80uA。求：1、画出电路图，标出Ib、Ie、Ic的方向2、求器件放大倍数β以及共基极连接的放大倍数α3、求Ic、Ie

为什么说场效应晶体管是电压控制器件？

半导体器件有双极型(BJT)、结型(FET)、和绝缘型(MOS)几种，BJT是通过基极电流来控制集电极电流而达到放大作用的，而FET&MOS是靠控制栅极电压来改变漏源电流，所以说BJT是电流控制器件，而FET 和MOS是电压控制器件。

比较JFET与MOS FET结构的主要区别。

（1）MOSFET的输入阻抗更加高于JFET。

（2）MOSFET对于静电放电（ESD）的抵抗能力较差，因此在MOSFET的输入端往往需要设置防止ESD 破坏的二极管等元器件。

（3）JFET一般是耗尽型的器件，而MOSFET可以有增强型器件。因此，在使用时，JFET的栅极只能外加反向电压，对于正向的输入电压则不能正常工作。MOSFET由于既有耗尽型、也有增强型，则输入电压信号较大时也能够正常工作。

（4）JFET的噪声性能优于MOSFET。因为JFET的沟道是在体内，则不存在MOSFET那样的由于表面或界面所引起的1/f噪声。所以JFET的低频噪声很小。

电子学导论习题

第一章绪论

1、微电子学里，一些英文缩写词比如IC、VLSI 分别指（集成电路、超大规

模集成电路）。

2、微电子学作为电子学的一门分支学科，其核心是（集成电路）。

3、由于集成电路的原材料主要是（硅），因此有人认为，从20 世纪中期，

人类进入了继石器时代、青铜器时代、铁器时代之后的（硅器时代）。

4、1965 年，Intel 公司创始人Gorden E.Moore 提出了著名的尔定律（集成

电路的集成度，每隔18 个月增加一倍或每3 年翻2 番）。

5、推进人类社会进入微电子时代和信息的时代的两项发明是（晶体管）和

（集成电路）。

6、集成电路IC 指的是（通过一系列的加工工艺，将多个晶体管、二极管等

有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路连接集成在一块半导体单晶

片上，作为一个不可分割的整体执行某一特定功能的电路组件）。

7、按照集成电路有源器件的不同，可将集成电路分为（双极型IC）、（MOS

IC）和（BiCMOS IC）。

8、按照IC 功能的不同，可分为（数字IC）、(模拟IC)和(数模混合IC）。.

9、微电子学中的空间尺度是以（微米）和（纳米）为单位的。

10、微电子学的渗透性极强，如：它和机械、光学结合导致了（微机电系统），

和生物科学结合诞生了（生物芯片）等。

第二章半导体物理和半导体器件物理基础

1、当硅中掺有受主杂质时，主要靠（受主提供的空穴）导电，这种依靠（空

穴）导电的半导体被称为（p 型半导体）。

2、pn 结单向导电性是由（正向注入）和（反向抽取）决定的。

3、在固体材料中，根据其导电性能的差异，可以分为（金属、半导体、绝

缘体）

当硅中掺有施主杂质时，主要靠（施主提供的电子）导电，这种依靠（电子）

导电的半导体被称为（n 型半导体）。

4、半导体中导电的电子就是处于（导带）中的电子，而原来填满的价带中

出现的空能级则代表导电的（空穴）。

5、常用的半导体器件按照参与导电的载流子情况可以分为（电子和空穴）

两种载流子参与的（双极型）和只涉及一种载流子的（单极型）。

6、半导体的硅单晶属于（金刚石）结构。通常IC 所用的硅片是沿硅单晶

的（100）面切割的。

7、一种半导体材料如果没有掺杂任何杂质，这种材料称为（本征）半

导体。半导体中的载流子包括（空穴）和（电子）。P 型Si 半导体中多数

载流子为（空穴），少数载流子为（电子）。

8、P-N 结二极管的击穿现象可以按照击穿机理分为（雪崩击穿、隧道击穿）。

9、半导体的硅单晶属于（金刚石）结构。

10、载流子运动的基本形式（漂移扩散产生复合）。

11、P-N 结单向导电性指的是正偏时PN 结（导通），反偏时PN 结（截止）。16、 PN 结电容可分为（扩散电容）和（过渡区电容）两种，它们之间的主

要区别（扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。）。

17、PN 结击穿的机制主要有（雪崩击穿齐纳击穿热击穿）等几种，其

中发生雪崩击穿的条件为（ VB>6Eg/q）。

第三章大规模集成电路基础

1、晶体三极管的工作基础是（非平衡少子的扩散运动）。

2、特征尺寸是指（集成电路中半导体器件的最小尺度）。

3、集成电路的（功耗延迟积）称为电路的优值，其值越小，集成电路的性

能便越好。

4、双极型模拟集成电路中的有源器件指的是（NPN）晶体管和（PNP）晶

体管。双极晶体管输出特性曲线的三个工作区为：（放大区饱和区截止区）。

5、双极型晶体管结构有三个区，分别为（集电区基区发射区）。

8、CMOS 集成电路指的是把( NMOS )和( PMOS )制作在同一块芯片上。

9、. MOS 场效应晶体管的英文缩写是( MOSFET )，它的结构包括有三个区源区、(漏区)、（沟道区）。在集成电路电路设计中，MOS 器件的宽长比指的是（栅的宽度）和（栅的长度）的比值。

10、NMOS 传输高电平时信号有损失，PMOS 传输（高电平）时有信号损失，

要使信号无损耗的传输，通常可采用（CMOS 传输门）电路。

11、当MOSFET 器件尺寸缩小时会对其阈值电压VT 产生影响，具体地，对于

短沟道器件对VT 的影响为（下降），对于窄沟道器件对VT 的影响为（上升）。

12、在NPN 型BJT 中其集电极电流IC 受（VBE）电压控制，其基极电流IB

受（ VBE）电压控制。

13、当MOSFET 进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因

有（沟道长度调制效应），（漏沟静电反馈效应）和（空间电荷限制效应）。

第四章集成电路制造工艺

1. 制造一块集成电路，需要经过（集成电路设计掩膜板制造原始材料

制造芯片加工封装测试）等工序

2．光刻是集成电路工艺中的一种重要加工技术，在整个光刻过程中，通过

（曝光）和（腐蚀）等步骤，将（掩膜版）上设计好的图形转移到（硅片）上。3.前工序指从原始晶片开始直到终测封装之前的所有工序过程，对其归纳分

类，主要包括以下三类技术（图形转换技术薄膜制备技术掺杂技术）

4.集成电路制造工艺按照制造有源器件不同可分为（双极集成电路）工艺和（MOS 集成电路）工艺。

6、体硅中引起闸流效应的原因是（从电源到地存在PNPN 的寄生结构）。

7、金属膜的形成方法包括（蒸发）和（溅射）。

8、集成电路的掺杂工艺包括（扩散）和（离子注入）。其中后一种是将具

有很高能量的带电杂质离子射入半导体衬底中的掺杂技术。

9、最常用的光刻工艺是（投影式曝光）技术。

10、在隔离技术中，常用的有（PN 结隔离）、等平面氧化层隔离和沟槽隔

离等等。

11、硅-绝缘体SOI 器件可用标准的MOS 工艺制备，该类器件显著的优点是

（寄生参数小，响应速度快）等。

3.分别画出NPN和PNP晶体管的结构示意图及符号。

6.画出导体、半导体、绝缘体的能带示意图，并据此对三者导电性能进行分析。以下图片上的题非常重要（老师平时上课时会给）