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(共46张PPT)
半导体物理习题课件
8－1
导出使表面恰为本征时的表面电场强度，表面电荷密度
和表面层电容的表达式（P型硅）。
解答：
P型硅，
能带不弯，
，表面本征时，
，
由公式8-17得，
由公式8-18得，
其中
P型硅表面本征，能带下弯，
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8－3
对于MOS电容，
的厚度为
,n型硅，
，计算室温
下的平常电容
解答：
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8－4
导出理想MIS结构的开启电压随温度变化的关系式。
解答：
与温度无关，
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8－7
计算下列情况的平带电压的变化：
①氧化层均匀分布正电荷；
②三角行分布，金属附近高，硅附近低；
③三角形分布，金属附近低，硅附近高。
并假设单位面积的总离子数为
，
氧化层厚度为
0.2
，
解答：
①电荷均匀分布，面密度
②
③
………………体电荷密度
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8－8
试导出下列情况下快表面态中单位面积电荷的表达式：
① 位于禁带中央处
；
的单能级表面态，单位面积内的
表面态数为
②
均匀分布于整个带的表面态，即
（以上两题，假定表面态是受主型的，即当该表面态被 一个电子占据时带负电，空着时为电中性）。
解答：
单位面积上的电荷量为
电子的分布函数为：
② 电子占据能量为E得表面态的几率为：
讨论：①对于本征半导体
②对于一般半导体
对于非简并p型或n型总有
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8-9
对
，氧化层厚度
的硅栅控
二极管，计算
下其开启电压
与反压的关系。取
解答：
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8－10
（硅）
栅控二极管，其冶金结面积为
；
衬底杂质浓度
，结深
，氧化层厚度
寿命
，表面复合速度
；平带电压
;栅极与n型区重叠面积为
。试计算：
①衬底表面分别为本征和强反型时的栅电压（室温下结
电容为零时）；
②
，
③在与②同样的栅压下，
，正向电流和栅电压的函数关系。
解答：
①
上面式相等
，开方，取对数得
②a：
时的反向电流
b:
时的反向电流
由（1）知强反型时
。
即
栅下n型表面处为强反型状态——少子空穴堆积
界面态表面产生电流
表面耗尽区产生电流
反向电流
时的反向电流
③a：
时流
结的正向电
n区表面为多子积累状态，只考虑
冶金结的正向扩散电流和复合电流即可；又因是
结，可视为单向注入，即主要是空穴扩散电流。
结的势垒复合电流
时
b:
时的
在（1）求过强反型时：
,显然为n型表面强反型。
未加冶金结电压时，强反型表面势为
。
冶金结加上正向偏压后表面势降低为
场感应结
场感应结正向复合电流
总的正向电流＝感应结复合电流
＋冶金结复合电流
+冶金结空穴扩散电流
+感应结空穴扩散电流
＝
其中
＝
＝
c:
求反向电流，正向电流与栅压的关系
冶金结耗尽层宽度为
（外加反压时
，外加正压时
）
设感应结耗尽层的厚度为
，绝缘层电容为
，
平带电压为
,表面势为
，则有：
解为：
负号无意义，取正号得：
上式把表面耗尽层厚度表示为栅压的函数。下边分三种
情况分析
的关系：
结电流与
一．
使表面积累，只有冶金结对电流有贡献，
结反偏：
结正偏：
单向注入空穴扩散电流+冶金结正向复合电流
=
=
显然，正反电流均与
无关。
二．
使表面耗尽，此时正反电流均与
有关：
反向偏压：
三．
正偏压
由以上讨论知，当栅下耗尽或反型时，正反向电流均与
有关，在外加偏压一定的情况下，正向电流近似与
有关。（第二种情况，
与冶金结偏压有关，
）
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