4.Контрольные вопросы для подготовки к экзамену

1.Как направлено диффузионное поле в p-n-переходе? Почему?

2.Когда заканчивается процесс диффузии свободных носителей заряда при образовании p-n-перехода?

3.Почему p-n-переход – выпрямляющий контакт?

4.Как зависит высота p-n-перехода от температуры? Почему?

5.Назовите 6 условий идеализации записи уравнения непрерывности. Как позволяет упростить уравнение соблюдение того или иного условия.

6.В чем физический смысл выражения для электронейтральности заряда в ОПЗ p-n-перехода?

7.Какие токи являются составляющими прямого тока диода?

8.Какие токи являются составляющими обратного тока диода?

9.Для какого из диодов кремниевого или германиевого Вы будете учитывать при определении прямого тока ток рекомбинации при напряжении на p-n-переходе 0,25 В? Почему?

10.Изменение какого заряда является причиной образования барьерной емкости?

11.Для какого из диодов кремниевого или германиевого ток генерации намного больше обратного тока насыщения? Почему?

12.Начертите и объясните обратные ветви ВАХ диодов:

–германиевый, широкая база;

–германиевый, тонкая база;

–кремниевый, широкая база;

–кремниевый, тонкая база.

13.Почему лавинный пробой p-n-перехода возникает при более высоких областях напряжения чем туннельный в то время, как критическая напряженность электрического поля при лавинном пробое меньше, чем при туннельном?

14.Как изменяются величины напряжения p-n-перехода с температурой при лавинном и туннельном пробоях?

15.Почему при высоком уровне инжекции удваивается коэффициент диффузии в выражении для времени пролета?

16.Как изменяется прямое падение напряжения на p-n-переходе при увеличении температуры? Почему?

17.Почему величина обратного тока в германиевых диодах с увеличением температуры возрастает в 2 раза быстрее чем у кремниевых?

18.Как изменяются частотные свойства p-n-перехода при работе с малым и высоким уровнями инжекции с увеличением температуры? Почему?

19.Что определяет параметр τ вольт?

20.Как зависит время восстановления обратного сопротивления диода от величины прямого тока? Почему?

25

21.Почему даже при равенстве площадей эмиттера и коллектора транзи стор нельзя считать обратимым прибором?

22.Какое соотношение между величинами обратных токов транзистора

IКБО, IКЭR, IКБК, IКЭО ? Почему?

23.Можно ли определить все h-параметры по входной и выходной статическим характеристикам транзистора? Если да, то как?

24.Как аналитически можно записать параметр «эффективность эмиттера» и каковы пути его увеличения?

25.Какими статическими параметрами характеризуется область насыщения, отсечки и активная область работы транзистора?

26.Как параметр h21Á и h21ý зависит от температуры? Почему?

27.Какая из барьерных емкостей Сэ.бар. при Ск.бар. больше при равенстве площадей эмиттера и коллектора? Почему?

28.Какая из емкостей Сэ.бар. или Ск.бар больше влияет на частотные свойства транзистора? Почему?

29.Какие процессы, в основном, влияют на величину частоты отсечки?

30.По какому параметру транзистор не усиливает, если работает на частоте выше, чем частота отсечки?

31.До какой характеристической частоты транзистор считается активным элементом схемы?

32.Какие эффекты приводят к росту коэффициента усиления βN при увели-

чении тока эмиттера?

33.Какие эффекты приводят к уменьшению коэффициента передачи тока

αN при увеличении тока эмиттера?

34.Почему выходное дифференциальное сопротивление транзистора не равно бесконечности?

35.Будет ли входное сопротивление транзистора изменяться при изменении выходного? Если да, то почему?

36.Из-за чего может произойти смыкание эмиттерного и коллекторного переходов?

37.К каким величинам стремится ток коллектора при смыкании эмиттерного и коллекторного переходов в схемах ОБ и ОЭ?

38.Почему появляется электрическое поле в базе в дрейфовом транзисторе?

39.В чем причина оттеснения тока эмиттера на край эмиттера? Как борются

сэтим эффектом?

40.Что такое «вторичный пробой»?

41.Как изменится величина частоты отсечки при работе транзистора в микрорежиме?

42.какие составляющие образуют ток базы?

43.Как реализуется «транзисторный эффект» в канальных полевых и МДПтранзисторах?

26

44.Какой тип транзисторов (биполярный, канальный полевой, МОПтранзистор) самый малошумящий? Почему?

45.Почему полевые транзисторы называют еще и «униполярными»? 46.Может ли разность работ выхода металл затвора – полупроводник ϕÌÏ

быть положительна? Если да, то для какого типа затвора?

47.Разность работы выхода металл затвора – полупроводник для МОПтранзистора с алюминиевым затвором равна ϕÌÏ = −0,6Â ±ϕF . Откуда

появилась величина –«0,6В» и что такое ϕF ?

48.Почему в выражения для порогового напряжения Uïîð . величина, появ-

ляющаяся из-за наличия заряда поверхностных состояний, всегда подставляется со знаком “-“?

49.Какие величины, входящие в выражение для Uïîð ., не учитываются при

идеализации МОП-структуры?

50.Как регулируют величину порогового напряжения в n-МОП- транзисторах?

51.Как меняется геометрия канала при величине напряжения на стоке больше напряжения насыщения? Почему?

52.Почему выходное дифференциальное сопротивление транзистора не равно бескончности?

53.Почему крутой участок выходной ВАХ МОП-транзистора называют «квазиомической»?

54.Как влияет толщина подзатворного диэлектрика на усилительные и частотные свойства транзистора?

55.Как влияет эффект «горячих» электронов на величину порогового напряжения в n- и р-канальных транзисторов?

56.Как влияет концентрация примеси в подложке на величину напряжения сквозного обеднения?

57.Почему при увеличении напряжения на затворе увеличивается напряжение лавинного пробоя транзистора?

58.Как влияет концентрация примеси в подложке на эффекты «короткоканальности»?

59.В какую сторону сдвигают величину порогового напряжения эффекта короткоканальности и узкоканальности?

60.Как изменится величина лавинного пробоя в короткоканальном транзисторе?

61.В каких случаях МОП-транзистор считают короткоканальным?

27

Приложение 1

Основные полупроводниковые материалы и их свойства

					Таблица 1
№	Параметр	Ед. из-	Полупроводники
п/п		мерения	Si	Ge		GaAs
1	Заряд ядра	-	14,32	-		-
2	Атомная масса	-	28,08	72,6		-
3	Количество атомов в 1 см3	см-3	5,0*1022	4,42*1022		-
4	Плотность (ρ)	г/см3	2,35	5,23		-
5	Электрическая проницаемость	-	11,8	16		11
	Эффективная масса (Т=300К) элек-
6	трона	Отн. Ед.	0,33	0,22		0,07
	Дырок		0,55	0,39		0,3
7	Ширина запрещенной зоны	В	1,11	0,67		1,42
	Эффективная плотность состояний	см-3	2,8*1019	1,4*1019
8	Nc – в зоне проводимости					-
	Nv – валентной зоне		1,02*1019	0,61*1019		-
9	Собственная концентрация свобод-	-	1,6*1010	2,5*1013		1,5*106
	ных носителей заряда ni
	Дрейфовая подвижность основных	см2/В*с
10	носителей электронов (μn)		1400	3800		11000
	дырок (μp)		500	1800		450
11	Собственное удельное сопротивление	Ом*см	2*105	60		4*108
	(ρi)
	Коэффициент диффузии	см2/с
12	Электронов		36	100		290
	Дырок		13	45		12
	Максимальная дрейфовая скорость		10*106	6,5*106
13	Электронов (νn max)	см/с				-
	Дырок (νp min)		8*106	6*106		-
	Кристаллическая напряженность
14	электрического поля ПП-ка	В/см
	n – типа		2500	200		-
	p - типа		7500	400		-
15	Коэффициент теплопроводность (λ)	Вт/см*0	1,2	0,5		-
		С

28

Основные физические константы теории полупроводников

				Таблица 2
	№	Наименование	Единицы измерения	Значение
	п/п
	1	Элементарный заряд	Кл	1,6 · 10-19
	2	Масса свободного	-	9,11 · 10-31
		электрона
	3	Постоянная Планка	Дж · с	6,6 · 10-34
	4	Постоянная Больцма-	Дж/oС	1,37 · 10-23
		на
		Диэлектрическая про-		8,85 · 10-14
	5	ницаемость вакуума	Ф/см
		(εe)( ε = 12)
	6	Магнитная проницае-	Гн/см	1,25 · 10-8
		мость вакуума
	7	Температурный по-	В (φт = КТ/q )	T/11600
		тенциал
		Φт при 300К	B	25 мВ = 0,025В

29