第1章思考题和习题1. 300K时硅的晶格常数a=5.43Å，求每个晶胞所含的完整原子数和原子密度为多少？2. 综述半导体材料的基本特性及Si、GaAs的晶格结构和特征。

3. 画出绝缘体、半导体、导体的简化能带图，并对它们的导电性能作出定性解释。

4. 以硅为例，简述半导体能带的形成过程。

5. 证明本征半导体的本征费米能级E i位于禁带中央。

6. 简述迁移率、扩散长度的物理意义。

7. 室温下硅的有效态密度Nc=2.8×1019cm-3,κT=0.026eV,禁带宽度Eg=1.12eV，如果忽略禁带宽度随温度的变化，求：（a）计算77K、300K、473K 3个温度下的本征载流子浓度。

（b） 300K本征硅电子和空穴的迁移率分别为1450cm2/V·s和500cm2/V·s，计算本征硅的电阻率是多少？8. 某硅棒掺有浓度分别为1016/cm3和1018/cm3的磷，求室温下的载流子浓度及费米能级E FN的位置（分别从导带底和本征费米能级算起）。

9. 某硅棒掺有浓度分别为1015/cm3和1017/cm3的硼，求室温下的载流子浓度及费米能级E FP的位置（分别从价带顶和本征费米能级算起）。

10. 求室温下掺磷为1017/cm3的N+型硅的电阻率与电导率。

11. 掺有浓度为3×1016cm-3的硼原子的硅，室温下计算：（a）光注入△n=△p=3×1012cm-3的非平衡载流子，是否为小注入？为什么？（b）附加光电导率△σ为多少？（c）画出光注入下的准费米能级E’FN和E’FP(E i为参考)的位置示意图。

（d）画出平衡下的能带图，标出E C、E V、E FP、E i能级的位置，在此基础上再画出光注入时，E FP’和E FN’，并说明偏离E FP的程度是不同的。

12. 室温下施主杂质浓度N D=4×1015 cm-3的N型半导体，测得载流子迁移率μn=1050cm2/V·s，μp=400 cm2/V·s, κT/q=0.026V,求相应的扩散系数和扩散长度为多少？第2章思考题和习题1．简述ＰＮ结空间电荷区的形成过程和动态平衡过程。

2．画出平衡ＰＮ结，正向ＰＮ结与反向ＰＮ结的能带图，并进行比较。

3．如图２-６９所示，试分析正向小注入时，电子与空穴在５个区域中的运动情况。

4．仍如图２-６９为例试分析PN结加反向偏压时，电子与空穴在５个区域中的运动情况。

5试画出正、反向PN结少子浓度分布示意图，写出边界少子浓度及少子浓度分布式，并给予比较。

6. 用平衡PN结的净空穴等于零的方法，推导出突变结的接触电动势差U D表达式。

7．简述正反向PN结的电流转换和传输机理。

8．何为正向PN结空间电荷区复合电流和反向PN结空间电荷区的产生电流。

9．写出正、反向电流_电压关系表达式，画出PN结的伏安特性曲线，并解释pN结的整流特性特性。

10．推导硅突变结空间电荷区电场分布及其宽度表达式。

并画出示意图。

11．推导线性缓变变结空间电荷区电场分布及其宽度表达式。

并画出示意图。

12．什么叫PN结的击穿与击穿电压，简述PN结雪崩击穿与隧道击穿的机理，并说明两者之间的不同之处。

13．如何提高硅单边突变结的雪崩击穿电压？14．如何提高线性缓变结的雪崩击穿电压？15．如何减小PN结的表面漏电流？16．什么叫PN结的电容效应、势垒电容和扩散电容？17．什么叫做二极管的反向恢复过程和反向恢复时间？提高二极管开关速度的途径有哪些？18．以N型硅片为衬底扩硼制备PN结，已知硼的分布为高斯函数分布，衬底浓度N D=1×1015/cm3，在扩散温度为1180℃下硼在硅中的扩散系数D=1.5×10-12cm 2/s ，扩散时间t=30min ，扩散结深X j =2.7μm 。

试求：①扩散层表面杂质浓度N s ？②结深处的浓度梯度a j ？③接触电势差U D ？19. 有两个硅PN 结，其中一个结的杂质浓度cmN D 315105-⨯=,cm N A 317105-⨯=;另一个结的cm N D 319105-⨯=，cm N A 317105-⨯=，求室温下两个PN 结的接触电动势差。

并解释为什么杂质浓度不同，接触电动势差的大小也不同。

20. 计算一硅PN 结在300K 时的建电场，cm N A 31810-=，cm N D 31510-=。

21. 已知硅PN 结：,10,105316316cm N cm N D A --=⨯=s cm D n 221=，cm D P 210=，,1057s n P -⨯==ττ截面积cm A 24102-⨯=，求①理想饱和电流J 0？②外加正向电压为V 5.0时的正向电流密度J ？③电子电流与空穴电流的比值？并给以解释。

22. 仍以上题的条件为例，假设,τττp n g==计算V 4反向偏压时的产生电流密度。

23.最大电场强度（T=300K ）？求反型电压300V 时的最大电场强度。

24. 对于一个浓度梯度为cm 42010-的硅线性缓变结，耗尽层宽度为m μ5.0。

计算最大电场强度和结的总电压降。

25. 一硅P +N 结，其cm N cm N D A 31531910,10--==，面积,10123cm A -⨯=计算反向偏压U 分别等于V 5和V 10的么势垒电容C T 、空间电荷区宽度X M 和最大电场强度E M 。

26. 计算硅P +N 结的击穿电压，其cm N D 31610-=（利用简化式）。

27. 在衬底杂质浓度cm N D 316105-⨯=的N 型硅晶片上进行硼扩散，形成PN 结,硼扩散后的表面浓度,10318cm N S -=结深m μ5X j =。

试求结深处的浓度梯度a j ，施加反向偏压V 5时的单位面积势垒电容和击穿电压U B 。

28. 设计一P +N 突变结二极管。

其反向电压为V 130，且正向偏压为V 7.0时的正向电流为mA 2.2。

并假设s p 1070-=τ。

29. 一硅P +N 结，cm N D 31510-=，求击穿时的耗尽层宽度，若N 区减小到m μ5计算击穿电压并进行比较。

30. 一个理想的硅突变结cm N cm N D A 31531810,10--==，求①计算K 250、K 300、K 400、K 500下的建电场U D ，并画出U D 对温度T 的关系曲线。

②用能带图讨论所得结果。

③求K 300下零偏压的耗尽层宽度和最大电场。

第3章 思考题和习题1. 画出PNP 晶体管在平衡和有源工作模式下的能带图和少子分布示意图。

2. 画出正偏置的NPN 晶体管载流子输运过程示意图，并解释电流传输和转换机理。

3. 解释发射效率γ0和基区输运系数β0＊的物理意义。

4. 解释晶体管共基极直流电流放大系数α０，共发射极直流电流放大系数β０的含义，并写出α０、β０、γ0和β0＊的关系式。

5. 什么叫均匀基层晶体管和缓变基区晶体管？两者在工作原理上有什么不同？6. 画出晶体管共基极、共发射机直流输出、输出特性曲线、并讨论它们之间的异同。

7. 晶体管的反向电流ＩＣＢＯ、ＩＥＢＯ、ＩＣＥＯ是如何定义的？写出ＩＣ之间的关系式并加以讨论。

ＥＯ与ＩＣＢＯ8. 晶体管的反向击穿电压ＢＵＣＢＯ、ＢＵＣＥＯ、ＢＵＥＢＯ是如何定义的？写出ＢＵＣＥＯ与ＢＵＣＢＯ之间的关系式，并加以讨论。

9. 高频时晶体管电流放大系数下降的原因是什么？10. 描写晶体管的频率参数主要有哪些？它们分别的含义是什么？11. 影响特征频率ｆＴ的因素是什么？如何特征频率ｆＴ？12. 画出晶体管共基极高频等效电路图和共发射极高频等效电路图。

13. 大电流时晶体管的β０、ｆＴ下降的主要原因是什么？14. 简要叙述大注入效应、基区扩展效应、发射极电流集边效应的机理。

15. 什么叫晶体管最大耗散功率ＰＣＭ？它与哪些因素有关？如何减少晶体管热阻ＲＴ？16. 画出晶体管的开关波形，图中注明延迟时间τｄ、上升时间ｔｒ、储存时间ｔｓ、下降时间ｔｆ，并解释其物理意义。

17. 解释晶体管的饱和状态、截止状态、临界饱和和深饱和的物理意义。

18. 以ＮＰＮ硅平面为例，当发射结正偏、集电结反偏状态下，分别说明从发射极进入的电子流，在晶体管的发射区、发射结势垒区、基区、集电结势垒和集电区的传输过程中，以什么运动形式（指扩散或漂移）为主。

19. 试比较ｆα、ｆβ、ｆＴ的相对大小。

20. 画出晶体管饱和态时的载流子分布，并简述超量存储电荷的消失过程。

21. 画出普通晶闸的基本结构图，并简述其基本工作原理。

22. 有一低频小功率合金晶体管，用N型Ge作基片，其电阻率为1.5Ωcm，用烧铟合金方法制备发射区和集电区，两区掺杂浓度约为3×1018/cm3，求r o（已知W b=50mμ，L ne=5mμ）。

23. 某一对称的P+NP+锗合金管，基区宽度为5mμ，基区杂质浓度为5×1015cm-3，基区空穴寿命为10sμ（A E=A C=10-3cm2）。

计算在U EB=0.26V、U CB=-50V 时的基极电流I B？求出上述条件下的α0和β0（r0≈1）。

24. 已知均匀基区硅NPN晶体管的γ0=0.99，BU CBO=150V,W b=18.7mμ，基区中电子寿命тb=1us（若忽略发射结空间电荷区复合和基区表面复合），求α0、β0、β0*和BU CEO（设D n=35cm2/s).25. 已知NPN双扩散外延平面晶体管，集电区电阻率ρc=1.2Ωcm，集电区厚度W c=10mμ，硼扩散表面浓度N BS=5×1018cm-3，结深X jc=1.4mμ。

求集电极偏置电压分别为25V和2V时产生基区扩展效应的临界电流密度。

26. 已知P+NP晶体管，其发射区、基区、集电区德杂质浓度分别为5×1018cm-3、2×1016cm-3、1×1015cm-3，基区宽度W b=1.0mμ，器件截面积为0.2mm2,当发射结上的正向偏压为0.5V，集电结反向偏压为5V 时，计算：（1）中性基区宽度？（2）发射结少数载流子浓度？27. 对于习题26中的晶体管，少数载流子在发射区、基区、集电区德扩散系数分别为52cm2/s、40cm2/s、115cm2/s，对应的少数载流寿命分别为10-8s、10-7s、10-6s，求晶体管的各电流分量？28. 利用习题26、习题27所得到的结果，求出晶体管的端点电流I E、I C和I B。

求出晶体管的发射效率、基区输运系数、共基极电流增益和共发射极电流增益，并讨论如何改善发射效率和基区运输系数？29. 判断下列两个晶体管的最大电压的机构是否穿通：晶体管1:BU CBO=105V；BU CEO=96V；BU EBO=9V；BU CES=105V (BU CES为基极发射极短路时的集电极发射极击穿电压)晶体管2：BU CBO=75V； BU CEO=59V； BU EBO=6V。