麻省理工学院 电气工程与计算机科学系 6.012徽电子器件与电路 习思集4 领布日期：2003926 截止：20031003 阅读任务： 讲义8(9/3003)…第八章(81) 讲义9(10W203)--第八章(82.1a) 讲义10(10703)-第七章(7.5到最后) 第一次考试（一个小时）：定在10月8日下午7：30一9：30 考试要求：闭香包括的内容92601和习题集料(Pn结)，这个试香的很多问题都来白于 以前考试题：不需要太多计算，给出大体的结果就可以， 问思1 这道思设计两个p用结如下图。这两个二极管的尺寸相同，只有p区空穴的浓度不同。 两个的pPn结的n区杂质浓度都为I0”m3.A二极管的p区杂质浓度10cm,而B二 极管的p区杂质浓度为10c洲3。假设： (1)正向偏置时，耗尽层区域的宽度小于5um可以忽略。 (2)空穴的源移速率600m2/v-s电子潭移迷度是1600m2/P-s (3)少子的扩放长度近近大于10m Ohmic A Ohmic B p-type n-type p-type n-type cm a07m3 8 nd”em3 10cm B x [uml m 5.0 5.0 -5.0 5.0 (》哪个二极管零偏时的耗尽区更宽？说明理由 ()在零偏下，幕个二极管耗尽区的峰值电场的幅值最大 (©》爆个二投管的反向击穿电压最大？说明理由
麻省理工学院 电气工程与计算机科学系 6.012 微电子器件与电路 习题集 4 颁布日期：2003 9 26 截止：2003 10 03 阅读任务： 讲义 8（9/30/03）第八章（8.1） 讲义 9（10/2/03）第八章（8.2.1a） 讲义 10（10/7/03）第七章（7.5 到最后） 第一次考试（一个小时）：定在 10 月 8 日 下午 7：30—9：30 考试要求：闭卷 包括的内容 9/26/01 和习题集#4（pn 结），这个试卷的很多问题都来自于 以前考试题；不需要太多计算，给出大体的结果就可以。 问题 1 这道题设计两个 pn 结如下图。这两个二极管的尺寸相同，只有 p 区空穴的浓度不同。 两个的 pn 结的 n 区杂质浓度都为 10 17 cm3 . A 二极管的 p 区杂质浓度 10 18 cm3，而 B 二 极管的 p 区杂质浓度为10 16 cm3 。假设： （1） 正向偏置时，耗尽层区域的宽度小于 5um 可以忽略。 （2） 空穴的漂移速率600cm 2 / v s 电子漂移速度是1600cm / v s 2 （3） 少子的扩散长度远远大于 10um （a）哪个二极管零偏时的耗尽区更宽？说明理由 (b) 在零偏下，哪个二极管耗尽区的峰值电场的幅值最大 （c）哪个二极管的反向击穿电压最大？说明理由
(d》在两二极管都如反向电压以致于n区的耗尽层都为02um 1)在每个二极管的P区，耗尽层的宽度有多大 2)爆个二极管的反白偏置解度比较大？并说明理由 (e》两个二极管加正向偏置。以数于过刺空穴浓度在n区为10m3 1)在两个二极管的p区的电子数量增加了多少？ 2)在x0点两个二极管的空穴电流和电子电流比例是多大 3)在该偏置状态下，每个二极管单位面积上全部少子过剩电荷是多少？ 提示：考均整个器件。从-5um.+Sum, 4)两个二极管的偏置是多少？ 问题2一作习题7.4（在练习册上） 问题4一假设一个排杂不对称的PN二极管，P区和N区均为0ms宽，P区的杂质 浓度为10"cmN区杂质浓度10m3。空穴漂移速率是600m2/r-多电子的漂移 速率为16002fv-s,少子的扩散长度为5ms, (a) 推导在偏置电压Vs下的过剩少数载流子的数目的表达式，给出V爆05V 时曲线图。正明因为区移杂浓度非常大，而在P区的少子注入可以复略。 (b) 推出流过器件的总电流密度与V的函数关系表达式，讨论电流的一部分 是香可以忽略并说明理由（认为可以想略N区的耗尽层党度） (e) 推导区过剩电荷数与V的函数关系表达式量的表达示，认为可以忽略 N区的耗尽层宽度) (d) 在（©》中计算的过剩电荷代表了当电压改变时由端子提供的存错电背， 那么就象一个电容署，叫作分布电容。在73.4节中时论过。用上述得到 的表达示，计算等式7.44 (e) 长基区二极管中的等效菠越时间是多少？
（d）在两二极管都加反向电压以致于 n 区的耗尽层都为 0.2um 1）在每个二极管的 p 区，耗尽层的宽度有多大 2）哪个二极管的反向偏置幅度比较大？并说明理由 (e）两个二极管加正向偏置，以致于过剩空穴浓度在 n 区为 12 3 10 cm 1）在两个二极管的 p 区的电子数量增加了多少？ 2）在 x=0 点两个二极管的空穴电流和电子电流比例是多大 3）在该偏置状态下，每个二极管单位面积上全部少子过剩电荷是多少？ 提示：考虑整个器件，从5um+5um。 4）两个二极管的偏置是多少？ 问题 2—作习题 7. 4（在练习册上） 问题 4—假设一个掺杂不对称的 PN 二极管， P 区和 N 区均为 20ms 宽。P 区的杂质 浓度为10 18 cm3 N 区杂质浓度10 16 cm3 。空穴漂移速率是 600cm2 / v s 电子的漂移 速率为1600cm 2 / v s 。少子的扩散长度为 5ms， （a） 推导在偏置电压VAB下的过剩少数载流子的数目的表达式。绘出VAB =0.5V 时曲线图。证明因为 n 区掺杂浓度非常大，而在 P 区的少子注入可以忽略。 （b） 推出流过器件的总电流密度与 VAB的函数关系表达式，讨论电流的一部分 是否可以忽略并说明理由（认为可以忽略 N 区的耗尽层宽度） （c） 推导 n 区过剩电荷数与 VAB的函数关系表达式量的表达示，认为可以忽略 N 区的耗尽层宽度） （d） 在（c）中计算的过剩电荷代表了当电压改变时由端子提供的存储电荷， 那么就象一个电容器，叫作分布电容。在 7.3.4 节中讨论过。用上述得到 的表达示，计算等式 7.44 （e） 长基区二极管中的等效渡越时间是多少？
问题5国顾习题集2的第5题，第三个样品如下图所示：重携杂区：从2um处开始厚度 0.2m 空穴浓度是10”am Ohmic Ohmic 例3 n+ 。zm (a)上阁中n区和叶区的静电势是多少T (b)在x-2um,n和n+区的交接处的电势差+·代表空穴势皇，所以空穴聚集在右侧， 2)小于2)（你可以发现其实浓度有100倍之差》 这个利题考虑的是穿过x-2um的室穴浓度的变化.从x-2m到x-2-um斜率是多少？ 参照p.2写出p+的表达式 (©》光束鼠射情况下，单位体积内空穴-电子对的产生速率，用问题得到的结论画出样品C 中过剩少数载流子的分布。认为L》2.2um不必要计算p'(1um》
问题 5回顾习题集 2 的第 5 题，第三个样品如下图所示：重掺杂区：从 2um 处开始厚度 0.2um。 空穴浓度是 18 3 10 cm (a) 上图中 n 区和 n+区的静电势是多少？ (b) 在 x=2um，n 和 n+区的交接处的电势差 代表空穴势垒，所以空穴聚集在右侧， p'(2 + )小于 p'(2- ) （你可以发现其实浓度有 100 倍之差） 这个问题考虑的是穿过x=2um 的空穴浓度的变化。从x=2+um到 x=2-um 斜率是多少？ 参照 dp'/dx|x = 2写出 dp'/dx|x = 2+ 的表达式 （c）光束照射情况下，单位体积内空穴电子对的产生速率，用b问题得到的结论画出样品C 中过剩少数载流子的分布。认为Lh》2.2um 不必要计算p´（1um）