半导体器件大神帮解答下

1、电容的物理意义是电荷随电压的变化量，对于扩散电容，电压引起的电荷变化主要来自于非平衡少子的注入，与产生复合无关，也就与少子寿命无关。所以选第三项

2、扩散电容充放电的过程即非平衡载流子渡过基区的过程，可见充放电的时间就是渡越时间，选第一项

3、发射结注入效率等于1-发射区方阻除以基区方阻，共射极电流放大倍数等于100，从以上两个条件可以得到基区输运因子0.995，基区输运因子等于1-基区渡越时间除以基区少子寿命，最终计算结果为第三个选项

4、没明白题目到底想问啥。

5、共射极电流放大倍数等于分子（基区输运因子乘以发射结注入效率）除以分母（1-基区输运因子乘以发射结注入效率），计算结果是44，选第一项。

6、根据爱因斯坦关系，由于电子的迁移率大于空穴的迁移率，电子的扩散系数大于空穴的扩散系数。在相同的浓度梯度下（材料掺杂和偏置电压相同），显然电子的扩散电流要大于空穴的扩散电流对于PNP管。发射区的扩散电流是电子扩散电流，可见PNP管的发射结注入效率比NPN管低。扩散系数大的电子在基区的渡越时间比较短，基区输运因子等于1-基区渡越时间除以基区少子寿命，可见NPN管的基区输运因子大于PNP管，选第三项。

不同的掺杂元素的原子质量各不相同，质量较小的原子扩散较快，可以用于在较大范围内比较均匀的低浓度掺杂，电阻率达不到较低水平；质量较大的原子扩散较慢，但因此易于控制扩散边界和浓度，因此可用于制造小范围内高浓度掺杂。

到底选择什么材料来做掺杂，有几个方面的考虑：

（1）原子的重量（AtomMass）。掺杂一般是有两种工艺：扩散（diffusion）和离子注入（ionimplantation）。所谓扩散，就是把掺杂原子直接跟单晶硅表面接触，再加上热能的辅助，杂质原子会扩散到硅晶体里面。但是，不同的原子，扩散系数（diffusioncoefficient）是不同的。笼统而言：原子质量越高的，扩散系数会更低，也难扩散到比较深远的位置。而离子注入所能到达的深度，更是跟原子质量息息相关。原子质量越大，越需要高能加速，才能注入到更深的区域。但副作用就是，原子质量越大，加速的能量越高，会对单晶硅造成更严重的晶格损伤（Latticedamage）。如果单晶硅被打成筛子，就成了多晶硅了（armophous），其光学特性和电学特性都会改变。所以，在离子注入之后，一般需要高温煺火（thermalannealing）。高温煺火作用有二：(i)修复晶格损伤，(ii)激活（thermalactivation）掺杂原子的自由电子（或空穴）。这个煺火温度肯定要低于硅的熔点，否则硅片都成液态了。但即便如此，如果latticedamage过于严重，煺火不见得能完全修复。

（2）激活能量(ActivationEnergy)。掺杂的原子进入单晶硅取代硅原子的位置，还需要煺火处理，来激活自由电子（空穴），从而改变半导体材料的导电性。不同的掺杂原子，其电子（空穴），从禁带（bandgap）里面的能级跃迁到导带（conductionband，对应电子）或者价带（valenceband，对应空穴），所需要提供的能量差是不一样的。具体的数值，我记得在半导体物理类的参考书里面有一个表格可以查到。这个能量差越大，需要煺火的温度越高。而集成电路制造，一定是有thermalbudget的，即，不能用太高的温度（+太长的煺火时间），否则会影响之前其他工艺流程所达到的参数。

所以，选择什么元素做掺杂，一定是个综合考量的过程。比如，希望在小区域内形成高浓度掺杂，用离子注入，低能量，重掺杂原子，效果会好。而希望在大的区域内形成比较均匀的低浓度掺杂，用扩散，轻一些的掺杂原子，更能达到目的。

两题都是围绕 爱因斯坦方程 D/u = KT/q 展开的D 载流子（电子或空穴）扩散系数，u 载流子迁移率 KT/q除T温度外其他为常数。常温下（20摄氏度293k） KT/q=0.026ev 这个要记住，常用第一题 0.026*1500=39，常温下为39400k下用比例计算最方便，应为扩散系数与温度正比，X/39=400/293，X=53这个53是精确值，题目的52是常温按照300k来计算的，你可以自己试试看哦第二题一个道理，先计算常温时的迁移率，39/X=0.026（又用到了，只要记住，非常方便），X=1500这回迁移率和温度反比，我们用300k来计算，1500/Y=400/300 ，Y=1125通过这两个题我想你一定就掌握爱因斯坦方程的运用了吧~~

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