第二章 PN结
填空题
1、若某突变PN结的P型区的掺杂浓度为NA=1.5×10cm，则室温下该区的平衡多子浓度pp0与平衡少子浓度np0分别为（ ）和（ ）。
2、在PN结的空间电荷区中，P区一侧带（ ）电荷，N区一侧带（ ）电荷。内建电场的方向是从（ ）区指向（ ）区。
3、当采用耗尽近似时，N型耗尽区中的泊松方程为（ ）。由此方程可以看出，掺杂浓度越高，则内建电场的斜率越（ ）。
4、PN结的掺杂浓度越高，则势垒区的长度就越（ ），内建电场的最大值就越（ ），内建电势Vbi就越（ ），反向饱和电流I0就越（ ），势垒电容CT就越（ ），雪崩击穿电压就越（ ）。
5、硅突变结内建电势Vbi可表为（ ），在室温下的典型值为（ ）伏特。
6、当对PN结外加正向电压时，其势垒区宽度会（ ），势垒区的势垒高度会（ ）。
7、当对PN结外加反向电压时，其势垒区宽度会（ ），势垒区的势垒高度会（ ）。
8、在P型中性区与耗尽区的边界上，少子浓度np与外加电压V之间的关系可表示为（ ）。若P型区的掺杂浓度NA=1.5×1017cm-3，外加电压V= 0.52V，则P型区与耗尽区边界上的少子浓度np为（ ）。
9、当对PN结外加正向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（ ）；当对PN结外加反向电压时，中性区与耗尽区边界上的少子浓度比该处的平衡少子浓度（ ）。
16
-3
10、PN结的正向电流由（ ）电流、（ ）电流和（ ）电流三部分所组成。
11、PN结的正向电流很大，是因为正向电流的电荷来源是（ ）；PN结的反向电流很小，是因为反向电流的电荷来源是（ ）。
12、当对PN结外加正向电压时，由N区注入P区的非平衡电子一边向前扩散，一边（ ）。每经过一个扩散长度的距离，非平衡电子浓度降到原来的（ ）。
13、PN结扩散电流的表达式为（ ）。这个表达式在正向电压下可简化为（ ），在反向电压下可简化为（ ）。
14、在PN结的正向电流中，当电压较低时，以（ ）电流为主；当电压较高时，以（ ）电流为主。
15、薄基区二极管是指PN结的某一个或两个中性区的长度小于
（ ）。在薄基区二极管中，少子浓度的分布近似为（ ）。
16、小注入条件是指注入某区边界附近的（ ）浓度远小于该区的（ ）浓度，因此该区总的多子浓度中的（ ）多子浓度可以忽略。
17、大注入条件是指注入某区边界附近的（ ）浓度远大于该区的（ ）浓度，因此该区总的多子浓度中的（ ）多子浓度可以忽略。
18、势垒电容反映的是PN结的（ ）电荷随外加电压的变化率。PN结的掺杂浓度越高，则势垒电容就越（ ）；外加反向电压越高，则势垒电容就越（ ）。
19、扩散电容反映的是PN结的（ ）电荷随外加电压的变化率。正向电流越大，则扩散电容就越（ ）；少子寿命越长，则扩散电容就越（ ）。
20、在PN结开关管中，在外加电压从正向变为反向后的一段时间内，会出现一个较大的反向电流。引起这个电流的原因是存储在（ ）区中的（ ）电荷。这个电荷的消失途径有两条，即（ ）和（ ）。
21、从器件本身的角度，提高开关管的开关速度的主要措施是（ ）和（ ）。
22、PN结的击穿有三种机理，它们分别是（ ）、（ ）和（ ）。
23、PN结的掺杂浓度越高，雪崩击穿电压就越（ ）；结深越浅，雪崩击穿电压就越（ ）。
24、雪崩击穿和齐纳击穿的条件分别是（ ）和（ ）。 问答与计算题
1、简要叙述PN结空间电荷区的形成过程。 2、什么叫耗尽近似？什么叫中性近似？
3、什么叫突变结？什么叫单边突变结？什么叫线性缓变结？分别画出上述各种PN结的杂质浓度分布图、内建电场分布图和外加正向电压及反向电压时的少子浓度分布图。
4、PN结势垒区的宽度与哪些因素有关？
5、写出PN结反向饱和电流I0的表达式，并对影响I0的各种因素进行讨论。
6、PN结的正向电流由正向扩散电流和势垒区复合电流组成。试分别说明这两种电流随外加正向电压的增加而变化的规律。当正向电压较小时以什么电流为主？当正向电压较大时以什么电流为主？
7、什么是小注入条件？什么是大注入条件？写出小注入条件和大注入条件下的结定律，并讨论两种情况下中性区边界上载流子浓度随外加电压的变化规律。
8、在工程实际中，一般采用什么方法来计算PN结的雪崩击穿电压？ 9、简要叙述PN结势垒电容和扩散电容的形成机理及特点。
10、当把PN结作为开关使用时，在直流特性和瞬态特性这两方面，PN结与理想开关相比有哪些差距？引起PN结反向恢复过程的主要原因是什么？
11、某突变PN结的ND=1.5×1015cm-3, NA=1.5×1018cm-3，试求nn0, pn0, pp0和np0
的值，并求当外加0.5V正向电压和（-0.5V）反向电压时的np(-xp)和pn(xn)的值。
12、某突变PN结的ND=1.5×1015cm-3, NA=1.5×1018cm-3，计算该PN结的内建电势Vbi之值。
13、有一个P沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为ND=1.5×1015cm-3，另一个N沟道MOSFET的衬底掺杂浓度为NA=1.5×1018cm-3。试分别求这两个MOSFET的衬底费米势，并将这两个衬底费米势之和与上题的Vbi相比较。
14、某突变PN结的ND=1.5×1015cm-3, NA=1.5×1018cm-3，试问Jdp是Jdn的多少倍？
15、已知某PN结的反向饱和电流为Io =10 -12A，试分别求当外加0.5V正向电压和（-0.5V）反向电压时的PN结扩散电流。
16、已知某PN结的反向饱和电流为Io =10 -11A，若以当正向电流达到10 -2A作为正向导通的开始，试求正向导通电压VF之值。若此PN结存在寄生串联电阻Rcs= 4Ω，则在同样的测试条件下VF将变为多少？
17、某硅单边突变结的雪崩击穿临界电场 EC=3.5×10Vcm，开始发生雪崩击穿时的耗尽区宽度xdB= 8.57μm，求该PN结的雪崩击穿电压VB。若对该PN结外加|V|=0.25VB的反向电压，则其耗尽区宽度为多少？
18、如果设单边突变结的雪崩击穿临界电场eC与杂质浓度无关，则为了使雪崩击穿电压VB提高1倍，发生雪崩击穿时的耗尽区宽度xdB应为原来的多少倍？低掺杂区的杂质浓度应为原来的多少倍？
19、某突变PN结的Vbi = 0.7V，当外加-4.3V的反向电压时测得其势垒电容为8pF，则当外加-19.3V的反向电压时其势垒电容应为多少？
20、某突变结的内建电势Vbi = 0.7V，当外加电压V= 0.3V时的势垒电容与扩散电容分别是2pF和2×10-4pF，试求当外加电压V= 0.6V时的势垒电容与扩散电容分别是多少？
21、某硅突变结的nA= 1× 1016cm-3，nD= 5×1016cm-3，试计算平衡状态下的
5
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(1) 内建电势Vbi；
(2) P区耗尽区宽度xp、N区耗尽区宽度xn及总的耗尽区宽度xD； (3) 最大电场强度εmax。
22、某单边突变结在平衡状态时的势垒区宽度为xD0，试求外加反向电压应为内建电势Vbi的多少倍时，才能使势垒区宽度分别达到2xd0和3xd0。
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