1.Электрофизические свойства полупроводников
· Найдите равновесные концентрации электронов и дырок для однородно легированного кремниевого полупроводника при следующих условиях:
· Пять кремниевых образцов имеют концентрацию донорной легирующей примеси, меняющейся от образца к образцу на порядок в диапазоне от 1013 см-3 до 1017 см-3. Во всех случаях ND >> NA, а Т=545К. Вычислите для всех образцов концентрации электронов и дырок;
· Для вышеописанных пяти образцов вычислите собственный уровень Ферми, уровень Ферми и нарисуйте зонные диаграммы;
· Пусть одномерный полупроводниковый стержень вдоль оси Х неоднородно залегирован:
Нарисуйте его зонную диаграмму в состоянии равновесия, указав на ней EC, EV, Ei, EF.
· Рассчитайте, чему вышеописанном случае равна напряженность встроенного электрического поля и чему – разность потенциалов на концах полупроводника?
· Используя модели для диффузионных и дрейфовых токов, вычислите направления электронной и дырочной составляющей этих токов в p-n -переходе.
2. Электрофизические свойства МДП-структуры
· Поясните, что такое – пороговое напряжение МОП-структуры;
· Приведите точную модель, описывающую пороговое напряжение как функцию от толщины подзатворного окисла и концентрации легирующей примеси в подложке;
· Поясните, что такое – напряжение плоских зон, дайте описание зарядов в диэлектрике, которые определяют напряжение плоских зон;
· Нарисуйте зонные диаграммы МОП-структуры с отрицательным и положительным пороговым напряжением, а также в состоянии плоских зон.
3. ВАХ МОП- транзистора
· Поясните принцип действия МОП-транзистора с индуцированным каналом n - и р -типа;
· Поясните, чему равняется напряжение насыщения, при каких условиях возникает режим отсечки канала и почему в этом режиме ток стока продолжает течь? Ответ пояснить графически, точно нарисовав геометрическую форму канала, область отсечки и границу области обеднения.
· Поясните, что такое – крутизна МОП-транзистора и каким образом ее можно определить графически?
· Выпишите уравнения ВАХ МОП-транзистора для модели Шихмана-Ходжеса (Level-1 PSpice), нарисуйте ее черный ящик и опишите точный список параметров
· Если состояние МОП-транзистора описывается рисунком слева, то укажите на рисунке справа, какой точке ВАХ оно соответсвует:
· Выведите модель граничной частоты МОП-транзистора.
4. КМОП-технологии
· Поясните графически, подробно описав технологический маршрут изготовления, что такое – КМОП- транзисторы с самосовмещенным затвором?
· Поясните, что такое – норма проектирования – и почему коэффициент масштабирования КМОПТ в соответствии с законом Мура равен 0,7?
· Верно ли следующее утверждение – в современных субмикронных КМОПТ затвор выполнен из сил легированного поликремния?
5. Миниатюризация КМОП-транзисторов
· Опишите, от каких параметров зависит быстродействие МОПТ;
· Опишите основные направления в изменении параметров и основные компромиссы в процессе их изменения, возникающие при миниатюризации МОПТ;
· Пусть подзатворный диэлектрик – двухслойный, т.е. состоит из SiO2/Si3N4 с толщинами 8 А и 5 А соответственно. Рассчитайте эквивалентную толщину оксида EOT и удельную входную емкость МОПТ.
· Используя правило масштабирования транзистора с постоянным полем, выведите законы скейлинга для тока, задержки и рассеиваемой мощности;
· Используя правило масштабирования транзистора с постоянным напряжением, выведите законы скейлинга для тока, задержки и рассеиваемой мощности.
