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2–23．对于下图中的P?v?N二极管，假设P和N区不承受任何外加电压，证明

2A?mqBNvWi?B?exp(?)?1?exp(?)??1 雪崩击穿的条件可表示为2qNvB??m?m?????P+ Nd?Na

v N? ? w?wi ?m

参考文献

1. Shockley, W．：Theory of p-n Junction in Semiconductors and p-n Junction Transistors,

Bell Syst．Tech．J., 28:435(1949)． 2. H．Lawrence and R．M．Warner, Jr., Diffused Junction Depletion Layer Caculation, Bell

Syst．Tech．J., 39:389-403(1960)．

3. B．Lax and S．F．Neustadter, Transient Response of a p-n Junction, J．Appl．Phys.,

25:1148(1954)． 4. J．L．Moll and S．A．Hamilton, Physical Modelling of the Step Recovery Diode for Pulse

and Harmonic Generation Circuits., Proc．IEEE, 57:1250(1969)．

5. Dimitrijev, S．Understanding Semiconductor Devices．New York: Oxford University

Press, 2000．

6. Kano, K．Semiconductor Devices．Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1998． 7. Li, S．S．Semiconductor Physical Electronics．New York: Plenum Press, 1993． 8. Muller, R．S., and T．I．Kamins．Device Electronics for Integrated Circuits．2nd ed．New

York: Wiley, 1986． 9. Navon, D．H．Semiconductor Micro-devices and Materials．New York: Holt, Rinehart &

Winston, 1986．

10. Neudeck, G．W．The PN Junction Diode．Vol.2 of the Modular Series on Solid State

11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

Devices．2nd ed．Reading, MA: Addison-Wesley, 1989．

Ng, K．K．Complete Guide to Semiconductor Devices. New York: McGraw-Hill, 1995. Pierret，R．F．Semiconductor Device Fundamentals．Reading，MA: Addison-Wesley，1996．

Roulston, D．J．An Introduction to the Physics of Semiconductor Devices．New York: Oxford University Press, 1999．

Shur, M．Introduction to Electronic Devices．New York: John Wiley and Sons, 1996． Shur, M．Physics of Semiconductor Devices．Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1990． Singh, J．Semiconductor Devices: Basic Principles．New York: John Wiley and Sons, 2001．

Sze, S．M．Physics of Semiconductor Devices．2nd ed．New York: Wiley, 1981． Sze, S．M．Semiconductor Devices：Physics and Technology, 2nd ed．New York: John Wiley and Sons, Inc., 2001． Wang, S．Fundamentals of Semiconductor Theory and Device Physics．Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1989．

Yang, E．S．Microelectronic Devices．New York: McGraw-Hill, 1988．

习题

3–1．（1）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。

（2）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。 （3）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：xB?2?m，在均匀掺杂基区

Na?5?1016cm?3,?n?1?s,A?0.01cm2。若集电结被反向偏置，InE?1mA，

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． 在习题3–2的晶体管中，假设发射极的掺杂浓度为10cm，xE?2?m，

18?3?pE?10ns，发射结空间电荷区中，?0?0.1?s。计算在InE?1mA时的发射效

率和hFE。

3-4．（1）根据公式（3-19）或（3-20），证明对于任意的

变成

xBLn值，公式（3-41）和（3-43）

DnxDPE] a11??qAn[(cothB)?NaLnLnNdExE2iqADnni2xa12?a21?cschB

NaLnLn a22??qAni[

（2）证明，若

3–5．证明在有源区晶体管发射极电流–电压特性可用下式表示

2DnDPCx(cothB)?] NaLnLnNdCLPCxB。 Ln<<1,（a）中的表达式约化为（3－41）和（3－43）

IE?qAniWEVE/VTIEB0eVE/VT+e其中IE0为集电极开路时发射结反向饱和电流。

1??F?R2?0提示：首先由EM方程导出IF0?

IEB0。

1??F?R 3–6．（1）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

-VCE?VTlnIR0(1??F?R)??FIB?IC(1??F)?+VTlnR

IF0(1??F?R)?IB?IC(1??R)?F提示：首先求出用电流表示结电压的显示解。

（2）若IB>>IE0且?FIB??IR0(1??F?R)，证明上式化为

VCE?VTln?F?R1?R?IC/IBhFER, 其中hFEF?,hFER?.

1?IC/IBhFEF1??F1??R?xL3-7．一个用离子注入制造的NPN晶体管，其中性区内浅杂质浓度为Na?x??N0e中N0?2?10cm，l?0.3?m。

（1）求宽度为0.8?m的中性区内单位面积的杂质总量； （2）求出中性区内的平均杂质浓度；

18?3，

19?3（3）若LpE?1?m，NdE?10cm，DpE2，基区内少子平均寿命为?1cm/s10?6s，基区的平均扩散系数和（2）中的 杂质浓度相应，求共发射极电流增益。

3–8．若在公式In?qADnni2?xB0NadxeVEVT中假设IC?In，则可在集电极电流Ic ~VE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Dn?35cm2/s、

A?0.1cm2以及ni?1.5?1010cm?3。

13–9．（1）证明对于均匀掺杂的基区，式?T?1?2Ln21xB?T?1?2

2LnxB1(?Na0xB?Nxadx)dx简化为

（2）若基区杂质为指数分布，即Na?N0e??xxB，推导出基区输运因子的表示式。

3-11． 基区直流扩展电阻对集电极电流的影响可表示为

Ic?I0exp???VE?IBrbb??/VT??，用公式以及示于图3－12的数据估算出rbb?

3-12．（1）推导出均匀掺杂基区晶体管的基区渡越时间表达式。假设xBLn<<1。 （2）若基区杂质分布为Na?N0e?axxB，重复（1）

3-13．硅NPN晶体管在300K具有如下参数：IE=1mA,CTE=1pF,xB?0.5?m, Dn=25cm2/S,

xm?0.5?m, rSC=2.4μm, CTC=0,1pF。求发射区－集电区渡越时间和截止频率。

3-14．若实际晶体管的基极电流增益为

， ?T???（/1+?0m）式中?T是共发射极电流增益模量为1时的频率。 3-15．（1）求出图3－23中输出短路时ioutiin的表达式。

???0e

jm?/??/(1+j

?/??)，证明

（2）求出??，它相应于ioutiin的数值下降到3dB的情况。 （3）求出?T

3-17.证明均匀基区BJT穿通击穿电压可表示为：

BVBCqWB2Na(Na?Ndc) ?N2k?0dc3-18.一均匀基区硅BJT，基区宽度为0.5?m，基区杂质浓度Na?1016cm?3。若穿通电压期望值为BVBC=25V，集电区掺杂浓度为若干？如果不使集电区穿通，集电区宽度至

少应大于多少？

3-19．证明平面型双扩散晶体管的穿透电压可用下式表示

BVBC?qG?Gx??Bks?0?2NdC?? ?式中G为根梅尔数。

参考文献 1. R．Beaufoy and J．J．Sparks, The Junction Transistor as a Charge controlled Device, ATE

J．(GB), 13:310(October 1957)．

2. Kano, K．Semiconductor Devices．Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1998． 3. Muller, R．S., and T．I．Kamins．Device Electronics for Integrated Circuits．2nd ed．New

York: Wiley, 1986． 4. Navon, D．H．Semiconductor Microdevices and Materials．New York: Holt, Rinehart &

Winston, 1986．

5. Neudeck, G．W．The PN Junction Diode．Vol.2 of the Modular Series on Solid State

Devices．2nd ed．Reading, MA: Addison-Wesley, 1989．

6. Ng, K．K．Complete Guide to Semiconductor Devices. New York: McGraw-Hill, 1995. 7. Ning, T．H., and R．D．lsaac．“Effect of Emitter Contact on Current Gain of Silicon

Bipolar Devices．” Polysilicon Emitter Bipolar Transistors．eds．A．K．Kapoor and D．J．Roulston．New York: IEEE Press, 1989．

8. Pierret，R．F．Semiconductor Device Fundamentals．Reading，MA: Addison-Wesley，

1996．

9. Roulston, D．J．Bipolar Semiconductor Devices．New York: McGraw-Hill, 1990 10. Roulston, D．J．An Introduction to the Physics of Semiconductor Devices．New York:

Oxford University Press, 1999．

11. Shur, M．GaAs Devices and Circuits．New York: Plenum Press, 1987．

12. Shur, M．Introduction to Electronic Devices．New York: John Wiley and Sons, 1996． 13. Shur, M．Physics of Semiconductor Devices．Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1990．