双极结型晶体管/绝缘栅场效应晶体管/PN结晶体管习题集

双极结型晶体管/绝缘栅场效应晶体管/PN结晶体管习题集:第二章 PN结
填空题
1、若某硅突变PN结的P型区的掺杂浓度为NA=1.5×1016cm-3，则室温下该区的平衡多子浓度pp0与平衡少子浓度np0分别为（    ）和（     ）。
2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（ ）电荷，N区一侧带（ ）电荷。内建电场的方向是从（ ）区指向（ ）区。
3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（     ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（    ）。
4、硅突变结内建电势Vbi可表为（     ），在室温下的典型值为（  ）伏特。
5、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（    ），势垒区的势垒高度会（    ）。
6、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（    ），势垒区的势垒高度会（    ）。
7、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度np与外加电压V之间的关系可表示为（         ）。若硅P型区的掺杂浓度NA=1.5×1017cm-3，外加电压V= 0.52V，则P型区与耗尽区边界上的少子浓度np为（       ）。
8、当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（  ）；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（  ）。
9、PN结的正向电流由（       ）电流、（        ）电流和（        ）电流三部分所组成。
10、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（    ）；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（    ）。
11、PN结扩散电流的表达式为（      ）。这个表达式在正向电压下可简化为（    ），在反向电压下可简化为（     ）。
12、在PN结的正向电流中，当电压较低时，以（    ）电流为主；当电压较高时，以（    ）电流为主。
13、薄基区二极管是指PN结的某一个或两个中性区的长度小于（             ）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（        ）。
14、势垒电容反映的是PN结的（              ）电荷随外加电压的变化率。PN结的掺杂浓度越高，则势垒电容就越（  ）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（  ）。
15、扩散电容反映的是PN结的（                ）电荷随外加电压的变化率。正向电流越大，则扩散电容就越（  ）；少子寿命越长，则扩散电容就越（  ）。
16、PN结的击穿有三种机理，它们分别是（        ）、（        ）和（      ）。
17、PN结的掺杂浓度越高，雪崩击穿电压就越（  ）；结深越浅，雪崩击穿电压就越（  ）。
18、雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是（       ）和（       ）。
19、PN结的低掺杂一侧浓度越高，则势垒区的长度就越（  ），内建电场的最大值就越（  ），内建电势Vbi就越（  ），反向饱和电流I0就越（  ），势垒电容CT就越（  ），雪崩击穿电压就越（  ）。
问答题
1、简要叙述PN结空间电荷区的形成过程。
2、什么叫耗尽近似？什么叫中性近似？
3、PN结势垒区的宽度与哪些因素有关？
4、写出PN结反向饱和电流I0的表达式，并对影响I0的各种因素进行讨论。
5、PN结的正向电流由正向扩散电流和势垒区复合电流组成。试分别说明这两种电流随外加正向电压的增加而变化的规律。当正向电压较小时以什么电流为主？当正向电压较大时以什么电流为主？

第三章 双极结型晶体管
填空题
1、晶体管的基区输运系数是指（                   ）电流与（                    ）电流之比。为了提高基区输运系数，应当使基区宽度（      ）基区少子扩散长度。
2、晶体管中的少子在渡越（    ）的过程中会发生（    ），从而使到达集电结的少子比从发射结注入基区的少子（  ）。
3、晶体管的注入效率是指（                       ）电流与（          ）电流之比。为了提高注入效率，应当使（     ）区掺杂浓度远大于（  ）区掺杂浓度。
4、晶体管的共基极直流短路电流放大系数 是指发射结（  ）偏、集电结（  ）偏时的（      ）电流与（      ）电流之比。
5、晶体管的共发射极直流短路电流放大系数β是指（    ）结正偏、（    ）结零偏时的（      ）电流与（    ）电流之比。
6、在设计与制造晶体管时，为提高晶体管的电流放大系数，应当（    ）基区宽度，（    ）基区掺杂浓度。
7、在缓变基区晶体管的基区中会产生一个（        ），它对少子在基区中的运动起到（    ）的作用，使少子的基区渡越时间（    ）。
8、小电流时α会（    ）。这是由于小电流时，发射极电流中（                      ）的比例增大，使注入效率下降。
9、当晶体管处于放大区时，理想情况下集电极电流随集电结反偏的增加而（    ）。但实际情况下集电极电流随集电结反偏增加而（    ），这称为（            ）效应。
10、IES是指（    ）结短路、（    ）结反偏时的（    ）极电流。
11、ICS是指（    ）结短路、（    ）结反偏时的（    ）极电流。
12、ICBO是指（    ）极开路、（    ）结反偏时的（    ）极电流。
13、ICEO是指（    ）极开路、（    ）结反偏时的（    ）极电流。
14、IEBO是指（    ）极开路、（    ）结反偏时的（    ）极电流。
15、BVCBO是指（    ）极开路、（    ）结反偏，当（    ）→∞时的VCB。
16、BVCEO是指（    ）极开路、（    ）结反偏，当（    ）→∞时的VCE。
17、BVEBO是指（    ）极开路、（    ）结反偏，当（    ）→∞时的VEB。
18、基区穿通是指当集电结反向电压增加到使耗尽区将（    ）全部占据时，集电极电流急剧增大的现象。防止基区穿通的措施是（    ）基区宽度、（    ）基区掺杂浓度。
19、比较各击穿电压的大小时可知，BVCBO（    ）BVCEO ，BVCBO（    ）BVEBO。
20、要降低基极电阻rbb'，应当（    ）基区掺杂浓度，（    ）基区宽度。
21、发射极增量电阻re的表达式是（    ）。室温下当发射极电流为1mA时，re =（    ）。
22、随着信号频率的提高，晶体管的αω, βω的幅度会（    ），相角会（    ）。
23、基区渡越时间τb是指（                            ）。当基区宽度加倍时，基区渡越时间增大到原来的（  ）倍。
24、晶体管的共基极电流放大系数|αω|随频率的（    ）而下降。当晶体管的|αω|下降到（      ）时的频率，称为α的截止频率，记为（  ）。
25、晶体管的共发射极电流放大系数|βω|随频率的（    ）而下降。当晶体管的|βω|下降到 β0时的频率，称为β的（        ），记为（  ）。
26、当f>>fβ时，频率每加倍，晶体管的|βω|降到原来的（    ）；最大功率增益Kpmax降到原来的（    ）。
27、当（    ）降到1时的频率称为特征频率fT。当（    ）降到1时的频率称为最高振荡频率fM。
28、晶体管的高频优值M是（        ）与（        ）的乘积。
29、晶体管在高频小信号应用时与直流应用时相比，要多考虑三个电容的作用，它们是（            ）电容、（            ）电容和（            ）电容。
30、对于频率不是特别高的一般高频管，τec中以（  ）为主，这时提高特征频率fT的主要措施是（            ）。
31、为了提高晶体管的最高振荡频率fM ，应当使特征频率fT（    ），基极电阻rbb'（    ），集电结势垒电容CTC（    ）。
问答题
1、画出共基极放大区晶体管中各种电流的分布图，并说明当输入电流Ie经过晶体管变成输出电流IC时，发生了哪两种亏损？
2、倒向晶体管的电流放大系数为什么小于正向晶体管的电流放大系数？
3、说明特征频率fT的测量方法。
12、在材料种类相同，掺杂浓度分布相同，基区宽度相同的条件下，PNP晶体管和NPN晶体管相比，哪种晶体管的发射结注入效率γ较大？哪种晶体管的基区输运系数β* 较大？
13、有人在测晶体管的ICEO的同时，错误地用一个电流表去测基极与发射极之间的浮空电势，这时他声称测到的ICEO实质上是什么？

 15、在某偏置在放大区的NPN晶体管的混合π参数中，假设Cπ完全是中性基区载流子贮存的结果，Cμ完全是集电结空间电荷区中电荷变化的结果。试问：
(1) 当电压VCE维持常数，而集电极电流IC加倍时，基区中靠近发射结一侧的少子浓度nB(0)将加倍、减半、还是几乎维持不变？基区宽度WB将加倍、减半、还是几乎维持不变？
(2) 由于上述参数的变化，参数Rbb'、Rπ 、gm 、Cπ 、Cμ将加倍、减半、还是几乎维持不变？
(3) 当电流IC维持常数，而集电结反向电压的值增加，使基区宽度WB减小一半时，nB(0)将加倍、减半还是几乎维持不变？

第五章 绝缘栅场效应晶体管
填空题
1、N沟道MOSFET的衬底是（  ）型半导体，源区和漏区是（  ）型半导体，沟道中的载流子是（    ）。
2、P沟道MOSFET的衬底是（  ）型半导体，源区和漏区是（  ）型半导体，沟道中的载流子是（    ）。
3、当VGS=VT时，栅下的硅表面发生（      ），形成连通（  ）区和（  ）区的导电沟道，在VDS的作用下产生漏极电流。
4、N沟道MOSFET中，VGS越大，则沟道中的电子就越（  ），沟道电阻就越（  ），漏极电流就越（  ）。
5、在N沟道MOSFET中，VT>0的称为增强型，当VGS=0时MOSFET处于（    ）状态；VT<0的称为耗尽型，当VGS=0时MOSFET处于（    ）状态。
6、由于栅氧化层中通常带（  ）电荷，所以（  ）型区比（  ）型区更容易发生反型。
7、要提高N沟道MOSFET的阈电压VT ，应使衬底掺杂浓度nA（    ），使栅氧化层厚度Tox（    ）。
8、N沟道MOSFET饱和漏源电压VDsat的表达式是（             ）。当VDS>=VDsat时，MOSFET进入（    ）区，漏极电流随VDS的增加而（    ）。
9、由于电子的迁移率μn比空穴的迁移率μp（  ），所以在其它条件相同时，（  ）沟道MOSFET的IDsat比（  ）沟道MOSFET的大。为了使两种MOSFET的IDsat相同，应当使N沟道MOSFET的沟道宽度（    ）P沟道MOSFET的。
10、当N沟道MOSFET的VGS11、对于一般的MOSFET，当沟道长度加倍，而其它尺寸、掺杂浓度、偏置条件等都不变时，其下列参数发生什么变化：VT（    ）、IDsat（    ）、Ron（    ）、gm（    ）。
12、由于源、漏区的掺杂浓度（  ）于沟道区的掺杂浓度，所以MOSFET源、漏PN结的耗尽区主要向（    ）区扩展，使MOSFET的源、漏穿通问题比双极型晶体管的基区穿通问题（    ）。
13、MOSFET的跨导gm的定义是（           ），它反映了（      ）对（      ）的控制能力。
14、为提高跨导gm的截止角频率ωgm，应当（    ）μ，（    ）L，（    ）VGS。
15、阈电压VT的短沟道效应是指，当沟道长度缩短时，VT变（  ）。
16、在长沟道MOSFET中，漏极电流的饱和是由于（          ），而在短沟道MOSFET中，漏极电流的饱和则是由于（                ）。
17、为了避免短沟道效应，可采用按比例缩小法则，当MOSFET的沟道长度缩短一半时，其沟道宽度应（    ），栅氧化层厚度应（    ），源、漏区结深应（    ），衬底掺杂浓度应（    ）。
问答与计算题
1、画出MOSFET的结构图和输出特性曲线图，并简要叙述MOSFET的工作原理。
2、什么是MOSFET的阈电压VT？写出VT的表达式，并讨论影响VT的各种因素
3、什么是MOSFET的衬底偏置效应？
4、什么是有效沟道长度调制效应？如何抑制有效沟道长度调制效应？
5、什么是MOSFET的跨导gm？写出gm的表达式，并讨论提高gm的措施。
6、提高MOSFET的最高工作频率fT的措施是什么？
7、什么是MOSFET的短沟道效应？