2019年复旦大学882半导体器件原理考研大纲

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882半导体器件原理考试大纲

一、考试内容范围

1pn结的频率特性与开关特性

1.1pn结直流特性

1.2pn结的频率特性

1.2.1交流小信号下的pn结少子分布

1.2.2扩散电流

1.2.3交流小信号导纳

1.2.4交流小信号等效电路

1.3pn结的开关特性

1.3.1pn结二极管的开关作用

1.3.2导通过程

1.3.3关断过程

2双极型晶体管

2.1基本结构、制造工艺和杂质分布

2.1.1晶体管的基本结构

2.1.2制造工艺

2.1.3杂质分布

2.2电流放大原理

2.2.1放大条件

2.2.2电流传输

2.2.3共基极电流放大系数

2.2.4共射极电流放大系数

2.3直流特性

2.3.1晶体管中的少子分布

2.3.2 理想晶体管的电流-电压方程

2.3.2.1少子分布

2.3.2.2电流密度

2.3.2.3Ie、Ib、Ic表达式

2.3.3放大系数表达式

2.3.4 理想晶体管的输入、输出特性

2.3.4.1共基极

2.3.4.2共射极

2.3.5 晶体管的非理想现象

2.3.5.1发射结结面积对注入效率的影响

2.3.5.2基区宽度调制效应

2.3.5.3发射结复合电流影响

2.3.5.4大注入效应之一-Webster效应

2.3.5.5大注入效应之二-Kirk效应

2.3.5.6大注入效应之三-发射极电流集边效应

2.3.6实际晶体管的输入、输出特性

2.3.6.1共基极输入、输出特性

2.3.6.2共射极输入、输出特性

2.4反向特性

2.4.1晶体管的反向电流

2.4.1.1Icbo、Iebo

2.4.1.2Iceo

2.4.2 晶体管的反向击穿电压

2.4.2.1BVebo、BVcbo

2.4.2.2BVce

2.4.3 晶体管穿通电压

2.4.3.1基区穿通

2.4.3.2集电区穿通

2.5晶体管的模型

2.5.1Ebers-Moll方程

2.5.2实际晶体管模型

2.6频率特性

2.6.1晶体管的放大作用

2.6.2 低频交流小信号等效电路

2.6.2.1y参数等效电路

2.6.2.2h参数等效电路

2.6.3 放大系数的频率特性

2.6.3.1晶体管的高频效应

2.6.3.2发射极延迟时间

2.6.3.3基区渡越时间

2.6.3.4集电结渡越时间

2.6.3.5集电极延迟时间

2.6.3.6 放大系数的频率特性

2.6.3.6.1共基极截止频率

2.6.3.6.2共射极截止频率

2.6.3.6.3特征频率

2.6.4 高频等效电路

2.6.4.1h参数等效电路

2.6.4.2高频功率增益

2.6.4.3最高振荡频率

2.6.5漂移晶体管

2.6.5.1非均匀基区及自建电场

2.6.5.2 直流特性

2.6.5.2.1少子分布与少子电流

2.6.5.2.2直流增益

2.6.5.2.3Early效应

2.6.5.3 频率特性

2.6.5.3.1连续性方程解基区渡越时间

2.6.5.3.2漂移速度解基区渡越时间

2.6.5.3.3扩散电容解基区渡越时间

2.6.6 异质结双极型晶体管

2.6.6.1结构

2.6.6.2理想异质结能带图

2.6.6.3工作原理

2.7开关特性

2.7.1 晶体管的开关作用

2.7.1.1晶体管的工作区

2.7.1.2截止区和饱和区的少子分布

2.7.1.3晶体管的开关作用

2.7.1.4晶体管的开关过程

2.7.1.5晶体管开关过程中的少子分布

2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间

2.7.2.1电荷控制理论

2.7.2.2开关时间

2.7.2.2.1延迟时间

2.7.2.2.2上升时间

2.7.2.2.3储存时间

2.7.2.2.4下降时间

2.7.2.2.5提高开关速度的途径

2.7.2.2.6正向压降和饱和压降

3MOSFET的基本特性

3.1MOSFET的结构和工作原理

3.1.1MOSFET简介

3.1.2MOSFET的结构

3.1.3MOSFET的基本工作原理

3.1.4MOSFET的分类和符号

3.1.5MOSFET的输出特性和转移特性

3.2MOSFET的阈值电压

3.2.1半导体的表面状态

3.2.2阈值电压的表达式

3.2.3 影响 VT的因素

3.2.3.1功函数差的影响

3.2.3.2衬底杂质浓度NB的影响

3.2.3.3界面固定电荷QSS的影响

3.2.3.4离子注入调整VT

3.2.3.5MOS栅电极的发展历史

3.2.3.6衬底偏置效应

3.3MOSFET的直流特性

3.3.1MOSFET非平衡时的能带图

3.3.2IDS~VDS的关系

3.3.2.1缓变沟道近似(GCA)

3.3.2.2可调电阻区(线性区)

3.3.2.3饱和区

3.3.3MOSFET的亚阈值特性

3.3.3.1亚阈值现象

3.3.3.2亚阈值区的扩散电流

3.3.3.3亚阈摆幅

3.3.4 MOSFET 直流参数

3.3.4.1输出特性和转移特性

3.3.4.2直流参数

3.3.4.3低频小信号参数

3.3.5 MOSFET 的二级效应

3.3.5.1 非常数表面迁移率效应

3.3.5.1.1栅电场影响(Ex)

3.3.5.1.2漏电场Ey影响(载流子速度饱和效应)

3.3.5.1.3对gm的影响

3.3.5.2体电荷变化效应

3.3.5.3 非零漏电导

3.3.5.3.1沟道长度调制效应

3.3.5.3.2漏电场静电反馈效应

3.3.5.4源漏串联电阻对gD和gm的影响

3.3.5.5GIDL

3.3.6 击穿特性

3.3.6.1源漏击穿

3.3.6.1.1漏-衬底pn结雪崩击穿(BVDS)

3.3.6.1.2沟道雪崩击穿

3.3.6.1.3漏源势垒穿通

3.3.6.2栅击穿

3.4MOSFET的频率特性

3.4.1 交流小信号等效电路

3.4.1.1MOSFET的电容

3.4.1.2计算分布电容CGS和CGD

3.4.1.3等效电路

3.4.2 高频特性

3.4.2.1跨导截止频率

3.4.2.2截止频率(最高振荡频率)fT

3.4.2.3沟道渡越时间

3.4.2.4提高fT的途径

3.5MOSFET的开关特性

3.5.1 电阻型负载 MOS 倒相器

3.5.1.1MOS倒相器的开关作用

3.5.1.2MOS倒相器的开关时间

3.5.2增强型-增强型MOS倒相器(E-EMOS)

3.5.3增强型-耗尽型MOS倒相器(E-DMOS)

3.5.4互补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的结构

4小尺寸MOSFET的特性

4.1MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应

4.1.1MOSFET的短沟道效应(SCE)

4.1.2 阈值电压“卷曲”

4.1.2.1现象

4.1.2.2原因

4.1.2.3电荷分享模型(Poon-Yau)

4.1.3 反常短沟道效应

4.1.3.1现象

4.1.3.2原因

4.1.3.3分析

4.1.4 窄沟道效应(NWE)

4.1.4.1现象

4.1.4.2边缘耗尽效应

4.1.4.3三种氧化物隔离结构的NWE

4.1.4.4杂质横向扩散的影响

4.1.5 漏感应势垒降低

4.1.5.1现象

4.1.5.2原因

4.1.6 短沟道 MOSFET 的亚阈特性

4.1.6.1现象

4.1.6.2原因

4.1.6.3抑制次表面穿通的措施

4.1.7热载流子效应抑制-新型漏结构

4.2小尺寸MOSFET的直流特性

4.2.1载流子速度饱和效应

4.2.2 短沟道器件沟道中的电场

4.2.2.1突变结耗尽层近似模型

4.2.2.2恒定电场梯度模型

4.2.2.3准二维模型

4.3MOSFET的按比例缩小规律

4.3.1按比例缩小规律概述

4.3.2 MOSFET 的 scaling 规则

4.3.2.1恒电场(CE)scaling

4.3.2.2恒电压(CV)scaling

4.3.2.3准恒电压(QCV)scaling

4.3.2.4亚阈值scaling

4.3.3 Scaling 的限制及对策(新结构)

4.3.3.1 xj

4.3.3.2 tox

4.3.3.3 WS,WD

二、试卷结构

1、选择题(含多选)：100分

2、推导或证明题 ：20分

3、计算题：30分

满分150分

三、参考书目

曾树荣半导体器件物理基础北京大学出版社2002

刘永，张福海编著晶体管原理国防工业出版社2002