MOSFET 基础知识测试
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Questions and Answers

在反型层中，响应电荷的主要来源是什么？

  • 电离杂质电荷（QB）
  • 频率变化（f）
  • 外加电压（VG）
  • 载流子电荷（QI） (correct)

    • 在低频下，SCR宽度和QB的变化很大。

    False

    反型层的电导与哪些因素有关？

    主要与载流子电荷(QI)、电离杂质电荷(QB)以及栅压(VG)有关。

    在强反型时，QI在很薄的一层内随ψS【_____】变化。

    <p>迅速</p> Signup and view all the answers

    匹配以下电荷与其定义:

    <p>QI = 反型层中载流子电荷 QB = 电离杂质电荷 CS = 电容与栅压的关系 VG = 输入的栅电压</p> Signup and view all the answers

    在强反型时，电容(涉及CS)的特性是什么？

    <p>电容值较大</p> Signup and view all the answers

    在高频条件下，C/Co的值与接地极板类似。

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    低频条件下，反型层的电容与什么因素的比值可近似为1？

    <p>C/Co</p> Signup and view all the answers

    在MOS电容的模型中，什么时候会出现耗尽层？

    <p>当VG &gt; 0时</p> Signup and view all the answers

    在MOS电容中，反型层的电荷完全由杂质电离产生。

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    在MOS电容中，电介质弛豫时间τd大约是多长时间？

    <p>皮秒（ps）</p> Signup and view all the answers

    MOS电容的电荷_____的变化与频率相关。

    <p>随栅压</p> Signup and view all the answers

    将下列时间常数与其特征匹配：

    <p>τd = 由介电弛豫决定，快速变化 τn = 由非平衡载流子寿命决定，慢变化</p> Signup and view all the answers

    以下哪个选项不是反型层的电荷组成？

    <p>QV</p> Signup and view all the answers

    随着VG的增加，MOS电容的归一化电容C/Co通常会降低。

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    在MOS结构中，影响归一化电容变化的一个主要因素是什么？

    <p>栅压VG</p> Signup and view all the answers

    MOS电容中，反型层是_____层。

    <p>重要的</p> Signup and view all the answers

    将以下层级与其功能匹配：

    <p>耗尽层 = 限制载流子扩散 积累层 = 增加载流子密度</p> Signup and view all the answers

    在Si/SiO2界面处，正电荷和负电荷之间的关系如何表示？

    <p>QO = QM + QS</p> Signup and view all the answers

    在施加负栅极电压VG2的情况下，能带可以保持平直状态。

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    在氧化层中，正电荷的电荷体密度表示为什么？

    <p>ρ(x)</p> Signup and view all the answers

    QO等于____的积分，从0到xO的ρ(x)。

    <p>ρ(x)dx</p> Signup and view all the answers

    将以下符号与对应的定义配对：

    <p>QO = 氧化层中的单位面积正电荷 QM = 金属表面感应的负电荷 QS = 半导体表面感应的负电荷 VG2 = 施加的负栅极电压</p> Signup and view all the answers

    计算平带电压VG2的公式为？

    <p>VG2 = -QO / Co</p> Signup and view all the answers

    如果x趋近于0，则VG2也会趋近于0。

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    使能带平直所需施加的负栅极电压VG2与什么相关？

    <p>QO和C</p> Signup and view all the answers

    以下哪个选项正确描述了阈值电压的定义？

    <p>使沟道电荷出现的最小栅极电压</p> Signup and view all the answers

    当VG大于VTH时，沟道电荷会出现。

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    微分电导的公式是什么？

    <p>dG I = σ I (x) Z dx / L</p> Signup and view all the answers

    阈值电压的符号为 ______。

    <p>VTH</p> Signup and view all the answers

    将以下电导公式与其对应的描述匹配：

    <p>G I = - Q I μn Z / L = 沟道电导公式 VG = Vo + ψs = 栅极电压关系式 V TH = - (qNa xd max) / Co = 阈值电压公式 G I = ∫ dG I = 总的沟道电导公式</p> Signup and view all the answers

    下列哪个选项是影响MOS的C-V特性的因素？

    <p>功函数差</p> Signup and view all the answers

    在栅极施加零电压时，能带会平直。

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    沟道电荷面密度的公式是什么？

    <p>QI = - ∫ qnI(x) dx</p> Signup and view all the answers

    对于强反型，当VG大于 ______，沟道电荷才会出现。

    <p>VTH</p> Signup and view all the answers

    阈值电压可以通过以下哪个公式计算？

    <p>VTH = - (qNa xd max) / Co + ψsi</p> Signup and view all the answers

    平带电压VFB与阈值电压VTH的关系是什么？

    <p>VTH = VFB - B + ψsi</p> Signup and view all the answers

    在实际MOS中，阈值电压VTH一定大于0。

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    在C-V曲线中，平带电压对曲线的影响是什么？

    <p>平带电压导致C-V曲线沿电压轴整体向左平移。</p> Signup and view all the answers

    在MOSFET中，______影响金属和半导体的功函数差。

    <p>外加栅压</p> Signup and view all the answers

    将以下参数与其描述进行匹配：

    <p>VG = 实际有效栅极电压 VFB = 平带电压 VTH = 阈值电压 Qo = 氧化层电荷密度</p> Signup and view all the answers

    氧化层电容Co的计算公式为？

    <p>Co = εo / xo</p> Signup and view all the answers

    在N型Si衬底的MOSFET中，无法使用Al作为栅极材料。

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    影响氧化层中正电荷的因素是什么？

    <p>氧化层电荷密度Qo。</p> Signup and view all the answers

    当强反型发生时，______降落在氧化层上。

    <p>压降</p> Signup and view all the answers

    计算氧化层电荷Qo时需要用到哪个值？

    <p>Qo = 3 * 1011 * 1.6 * 10^-19</p> Signup and view all the answers

    阈值电压 VTH 是如何计算的？

    <p>VTH = VG1 - (QB / Co) + ψsi</p> Signup and view all the answers

    VG1 的值永远大于 0。

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    在高频条件下，阈值电压 VG1 应该更高还是更低才能实现反型？

    <p>更低</p> Signup and view all the answers

    界面陷阱电荷Qit与半导体表面的________有关。

    <p>悬挂键</p> Signup and view all the answers

    将以下现象与其对应的电荷类型匹配：

    <p>可动离子电荷 = 与碱金属离子沾污有关 氧化物固定电荷Qf = 位于Si/SiO2界面附近3nm范围 界面陷阱电荷Qit = 与半导体表面的悬挂键有关 氧化物陷阱电荷Qot = 与高能离子辐射造成的缺陷有关</p> Signup and view all the answers

    以下哪种情况会导致氧化物电荷Qf的变化？

    <p>施加电压</p> Signup and view all the answers

    氧化物陷阱电荷主要是由于界面缺陷引起的。

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    在 {100} 面上，界面陷阱电荷 Qit 的典型值是多少？

    <p>1010 cm-2</p> Signup and view all the answers

    在{111}面上，氧化物固定电荷Qf的值大约为_________，单位是cm-2。

    <p>5 × 10^10</p> Signup and view all the answers

    电荷Qm与下列哪种情况相关？

    <p>高温和施加电压</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    MOSFET (金属-氧化物-半导体场效应晶体管)

    • MOSFET 是大规模集成电路中的主流器件。
    • 早在 20 世纪 30 年代初，Lienfeld 和 Heil 就提出了表面场效应晶体管的原理。
    • 20 世纪 40 年代末，Shockley 和 Pearson 对 MOSFET 进行了深入研究。
    • 1960 年，Kahng 和 Alalla 使用热氧化硅结构成功制造出了第一只 MOSFET。
    • MOSFET 的英文缩写词还有 IGFET (绝缘栅场效应晶体管) 和 MISFET (金属-绝缘体-半导体场效应晶体管) 等。
    • MOSFET 的实质是用 MOS 电容取代了 JFET 的 PN 结。

    MOS 结构的表面空间电荷区

    • 氧化物及界面处无电荷。
    • 金属和半导体之间功函数差为零。
    • SiO2 具有良好的绝缘体特性，可以阻止直流电流通过。
    • 如果没有外加偏压，半导体能带平直。

    MOSFET 类型

    • N 型增强型（常断）：

      • 静态情况下，源极和漏极之间没有电流。
      • 需要施加正的栅极电压（VG）才能打开沟道，形成电流。

    • N 型耗尽型（常通）：

      • 静态情况下，源极和漏极之间存在较小的电流。
      • 无需施加栅极电压，内部就有导电通道。

    • P 型增强型（常断）：

      • 静态情况下，源极和漏极之间没有电流。
      • 需要施加负的栅极电压（VG）才能打开沟道，形成电流。

    • P 型耗尽型（常通）：

      • 静态情况下，源极和漏极之间存在较小的电流。
      • 无需施加栅极电压，内部就有导电通道。

    MOSFET 的 C-V 曲线

    • C-V 曲线是研究半导体表面性质的重要方法。
    • 曲线反映了 MOSFET 的电容随栅极电压的变化。
    • 不同的区域（如积累、耗尽、反型）对应不同的 C-V 特性。

    MOSFET 的 I-V 曲线

    • I-V 曲线描述了 MOSFET 的电流随电压的变化。
    • 不同的工作区域（如线性区、饱和区、截止区）对应不同的 I-V 特性。
    • I-V 曲线可以用来评估 MOSFET 的性能参数，例如沟道长度调制效应。

    MOSFET 的非理想效应

    • 随着器件尺寸的缩小，许多非理想效应变得突出。
    • 包括亚阈值效应、漂移速度饱和效应等，这些效应会影响器件性能。

    MOSFET 的等效电路和频率响应

    • 等效电路可以简化分析 MOSFET 在交流信号下的行为。
    • 频率响应会影响 MOSFET 的放大性能。

    MOSFET 的按比例缩小理论

    • 维持恒定电场时，缩小 MOSFET 可能会影响其性能，尤其是在短沟道效应、亚阈值效应等方面。

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    Description

    本测验旨在测试您对MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）基础知识的理解。通过一系列问题，您将能巩固对MOSFET类型、结构及其工作原理的掌握，适合电子工程和半导体物理专业的学生。

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