工程硕士器件物理复习01.doc

器件物理基础
晶体结构、密勒指数
晶格向量、倒格子晶格向量、布里渊区、二维晶格点阵布里渊区画法
统计规律：费米分布和玻尔兹曼分布函数、简并半导体和非简并半导体
费米能级及其物理意义
准自由电子近似的能带结构、有效质量的概念、直接带隙半导体和间接带隙半导体
硅的能带结构特点
载流子统计：平衡和非平衡载流子统计、准费米能级的概念
状态密度的概念及其和能带结构的关系、态密度有效质量
本征半导体和杂质半导体热平衡载流子浓度
浅能级杂质、施主和受主杂质
杂质补偿效应
准电中性条件及其应用
载流子空间分布的统计及其存在的问题
载流子的复合、产生，俄歇复合的概念、净复合率的概念
碰撞电离

MOS电容复习概要
一、MOS电容
１、MOS电容结构，PMOS电容，NMOS电容。
MOS电容结构是在p-或n-型硅衬底上生长一层数十埃至数百埃的氧化层，再在氧化层上淀积一层金属电极（叫做栅极）而构成。
２、MOS电容是一个微分电容概念，反映的是由金属－氧化层－半导体衬底构成的MOS结构的半导体表面空间电荷区电荷随外加栅－衬底偏压变化的特性。
３、理想的MOS电容特性（什么是理想的MOS电容特性）
４、影响MOS结构电容特性（C－V）的因素：
（１）栅－衬底功函数差
（２）Si-SiO2界面态
（３）氧化层中可动电荷
（４）氧化层中固定电荷
（５）电离陷阱
（６）晶向
（７）衬底掺杂浓度
（８）氧化层厚度
（９）多晶硅栅耗尽层
５、微分电容的定义和物理意义
６、表面势和空间电荷区
７、平带电压和影响平带电压的因素
８、本正德拜长度和非本正德拜长度及其物理意义
９、什么叫有效氧化层电荷？

二、复习题
１、为什么当MOS电容加上栅－衬底偏置时整个MOS电容处于非热平衡状态，却认为半导体衬底自身处于热平衡状态？
２、功函数的定义和物理意义？金属的功函数和半导体的功函数的表达式？
３、费米势的定义？NMOS电容的衬底的费米势大于零还是小于零？PMOS电容的衬底的费米势大于零还是小于零？
４、室温下Si的禁带宽度是多少？SiO2的禁带宽度是多少？处于衬底Si导带底的电子穿越SiO2到达金属栅电极，其穿越的势垒的高度是多少？处于衬底Si价带顶的空穴穿越SiO2到达金属栅电极，其穿越的势垒的高度又是多少？
５、MOS电容处于热平衡的时候，半导体衬底表面可能存在空间电荷区，可能有哪些原因？分别考虑NMOS和PMOS情况加以分析。
６、平带电压的定义和影响平带电压的因素？
７、分别就NMOS和PMOS电容的情形，给出费米势的定义式，以及积累区、耗尽区、弱反型区、强反型区表面势的范围。
８、分别就NMOS和PMOS电容的情形，给出半导体表面处电子和空穴浓度的表达式，假设衬底均匀掺杂，掺杂浓度为NB。
９、NMOS电容半导体衬底处于表面强反型（表面积累）时，表面电场强度的方向？PNOS又如何？
１０、半导体表面电容的定义及其物理意义？
１１、弱反型时空间电荷区电荷主要由离化杂质的固定电荷构成，你认为对不对？
１２、MOS电容中为什么可以引入最大耗尽层概念？
１３、就MOS电容结构而言，其实际的高频C－V和低频C－V特性有什么不同？原因是什么？
１４、什么是耗尽层电容？什么是反型层电容？定性画出这两种电容随外加栅偏压的变化曲线。
１５、分别画出金属栅电极和多晶硅栅MOS电容的等效电路。
１６、MOS电容阈值电压的定义式和物理意义？SiO2厚度为５０纳米，衬底掺杂浓度为的NMOS（PMOS）的阈值电压是多少？
１７、已知MOS电容表面电场强度为，方向由表面指向半导体体内，则半导体表面电荷面密度等于多少？是正电荷还是负电荷？所加栅电压是正电压还是负电压？
１８、多晶硅栅对MOS电容会产生怎样的影响？试定性说明。
１９、MOS电容中，半导体表面势大于衬底体内的电势，则半导体的能带（保持平带，向上弯曲、向下弯曲），处于半导体表面导带底的电子的能量（大于、等于、小于）处于半导体体内导带底的电子的能量，处于半导体表面价带顶的空穴的能量（大于、等于、小于）处于半导体体内价带顶的空穴的能量。表面电场的方向是（由半导体表面指向体内，由体内指向半导体表面，无法确定）。
２０、分别定性画出NMOS电容积累区、耗尽区、弱反型区、强反型区纵向能带图。
２１、分别定性画出PMOS电容积累区、耗尽区、弱反型区、强反型区纵向能带图。
２２、金属铝栅NMOS电容的平带电压随着衬底掺杂浓度的提高（变小、不变、变大），金属铝栅NMOS电容的平带电容随着衬底掺杂浓度的提高（变小、不变、变大）。金属铝栅PMOS电容的平带电压随着衬底掺杂浓度的提高（变小、不变、变大），金属铝栅PMOS电容的平带电容随着衬底掺杂浓度的提高（变小、不变、变大）。
２３、已知NMOS电容表面电场强度为，方向由表面指向半导体体内，氧化层厚度