半导体物理器件-第三章

第三章3–1．（a）画出PNP晶体管在平衡时以及在正向有源工作模式下的能带图。（b）画出晶体管的示意图并表示出所有的电流成分，写出各极电流表达式。（c）画出发射区、基区、集电区少子分布示意图。3–2．考虑一个NPN硅晶体管，具有这样一些参数：mxB2，在均匀掺杂基区231601.0,1,105cmAscmNna。若集电结被反向偏置，mAInE1，计算在发射结基区一边的过量电子密度、发射结电压以及基区输运因子。3–3．在3–2的晶体管中，假设发射极的掺杂浓度为31810cm，mxE2，nspE10，发射结空间电荷区中，s1.00。计算在mAInE1时的发射效率和FEh。3–4．一PNP晶体管具有以下规格：发射区面积=1平方密耳，基区面积=10平方密耳，发射区宽度=m2，基区宽度=m1，发射区薄层电阻为/2，基区薄层电阻为/200，集电极电阻率=0.3.cm，发射区空穴寿命=ns1，基区电子寿命=100ns，假设发射极的复合电流为常数并等于A1。还假设为突变结和均匀掺杂。计算AIE10、mAmAmAA100101100、、、以及A1时的FEh。用半对数坐标画出曲线。中间电流范围的控制因素是什么？3-5．（a）根据式（3-19）或式（3-20），证明对于任意的nBLx值公式（3-41）和（3-43）变成21121221222cothcsccothpEnBianndEEniBannpCnBianndcpcDDxaqAnNLLNxqADnxaahNLLDDxaqAnNLLNx（b）证明，若nBLx1,（a）中的表达式约化为（3－41）和（3－43）。3–6．证明在有源区晶体管发射极电流–电压特性可用下式表示RFEEII10TEVVe/+02EiWqAnTEVVe/，其中0EI为集电极开路时发射结反向饱和电流。提示：首先由EM方程导出RFEFII100。3–7．（a）忽略空间电荷区的复合电流，证明晶体管共发射极输出特性的精确表达式为-V)1()1()1()1(ln00RCBRFFFCBFRFRTCEIIIIIIV+FRTVln提示：首先求出用电流表示结电压的显示解。（b）若IBI0E且)1(0RFRBFII，证明上式化为1/ln1/RCBFERCETCBFEFIIhVVIIh，其中.1,1RRFERFFFEFhh3-8．一个用离子注入制造的NPN晶体管，其中性区内浅杂质浓度为0xLaNxNe，中18302100.3Ncmlm，。（a）求宽度为0.8m的中性区内单位面积的杂质总量；（b）求出中性区内的平均杂质浓度；（c）若19321101/pEdEpELmNcmcms，，D，基区内少子平均寿命为610s，基区的平均扩散系数和（b）中的杂质浓度相应，求共发射极电流增益。3–9．若在式TEBVVxainnedxNnqADI02中假设nCII，则可在集电极电流Ic~EV曲线计算出根梅尔数。求出图3—12中晶体管中的根梅尔数。采用scmDn/352、21.0cmA以及315105.1cmni。3–10．（a）证明对于均匀掺杂的基区，式BBxxxaanTdxdxNNL02)1(11简化为22211nBTLx（b）若基区杂质为指数分布，即BxxaeNN0，推导出基区输运因子的表示式。若基区杂质分布为0xLaNNe，推导出基区输运因子的表达式。3-11．基区直流扩展电阻对集电极电流的影响可表示为0exp/cEBbbTIIVIrV，用公式以及示于图3－12的数据估算出bbr3-12．（a）推导出均匀掺杂基区晶体管的基区渡越时间表达式。假设BnxL〈〈1。（b）若基区杂质分布为0BaxxaNNe，重复（a）3-13．考虑晶体管具有示于图3－16的杂质分布，令发射极和基极面积相等（10平方密尔）且0scr，发射极电流2mA，集电结的反偏电压为10V，计算在300K时截止频率。3-14．若实际晶体管的基极电流增益为0e/jm/(1+j/)，证明0/Tm（1+），式中T是共发射极电流增益模量为1时的频率。3-15．（a）求出图3－23中输出短路时0iII的表达式。（b）求出，它相应于0iII的数值下降到3dB的情况。（c）推导式（3－85）3-16．.若图3－23中2105010ccFEImAVVhA，，，平方密耳突变结，估算晶体管的复合模型参数。3-17．证明平面型双扩散晶体管的穿透电压可用下式表示：02BxdCqGGBVxkN式中G为根梅尔数。3-18．用两个晶体管模拟SCR的方法导出阳极电流做栅电流的表示式。3-19．负的栅电流可以关断小面积的SCR，关断增益定义为AGII，其中IA为阳极导通电流，IG为关断器件所需的最小栅电流。