電子工程 94 年電子元件考古題

矽pn 接合面已知p 區之摻雜濃度Na = 2 × 1015 cm-3，n 區之摻雜濃度Nd = 1 × 1016 cm-3， 假設摻雜濃度均勻分布（abrupt junction），在常溫熱平衡下矽之本質載子濃度（intrinsic carrier concentration）為ni = 1 × 1010 cm-3，1kT/e = 0.026 V，1e = 1.6 × 10-19 C， εsi = 11.7 εo，εo= 8.85 × 10-14 F/cm，請求出： ㈠熱平衡下之內建電位（built-in potential）Vbi =？（5 分） ㈡負偏壓-5 V 時之空乏區（depletion region）寬度為-2 V 時之幾倍？（5 分） ㈢在低位準注入（low level injection）條件下，分別畫出順偏壓及反偏壓時之各區（含 p 區、空乏區及n 區）電子與電洞濃度n(x)與p(x)分布曲線概圖。（5 分） ㈣在低位準注入（low level injection）條件下，加上順偏壓0.13 V，於空乏區邊緣處 注入n 區之電洞濃度為多少？（5 分）

㈠請畫出pnp 電晶體工作在順向作用（forward active）、截止（cutoff）、反向作用（inverse active）及飽和（saturation）區之基極內少數載子濃度分布概圖。（5 分） ㈡已知射極注入效率（emitter injection efficiency）γ = 0.87，基極傳輸因素（base transport factor）αT = 0.92，忽略空乏區之複合機制，請求出共基極電流增益（common base current gain）α =？（3 分）及共射極電流增益（common emitter current gain）β =？ （2 分） ㈢請畫出pnp 電晶體之易伯－摩爾（Ebers-Moll）等效電路模型（需註明各元件參數 間之相關性）。（5 分） ㈣對pnp 電晶體而言，令射極開路下之集基極間（CB）反偏漏流為ICBO，現將基極 開路射極加正偏壓而集極加負偏壓發現集射極間（CE）之漏流ICEO 為ICBO 的100 倍，考慮載子通過集基極間（CB）反偏空乏區時因撞擊游離（impact ionization） 效應而造成電流放大M 倍（假設電子電洞之撞擊游離效率相同），根據㈡所求出之 α 值，請求出M =？（5 分）

金氧半（MOS）結構，已知SiO2 厚度為50 Å，εSiO2 = 3.9 εo，εo = 8.85 × 10-14 F/cm， 基板為摻雜濃度Na = 2 × 1015 cm-3之p 型矽半導體，金屬與半導體間之功函數差（work function difference）為Фms = -0.9 V，在氧化層內靠近SiO2/Si 界面處有固定電荷密度 （fixed charge density）Nf = 1012 cm-2，請求出： ㈠該MOS 結構之平能帶電壓（flat-band voltage）VFB =？（5 分） ㈡偏壓於強反轉區（strong inversion）之半導體空乏區寬度W =？（5 分） ㈢在高頻（1MHz）C-V 量測下最小電容值與最大電容值之比值Cmin/Cmax =？（10 分） 94 年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 科 別： 電子工程（選試積體電路技術、電子元件）

n 通道金氧半場效電晶體（n-MOSFET）元件，當元件縮小時元件特性改變，請說明： ㈠通道長度變短時，造成臨界電壓（threshold voltage）VT 會因為何種機制而改變? （3 分）如何改變?（2 分） ㈡通道寬度變窄時，造成臨界電壓（threshold voltage）VT 會因為何種機制而改變？ （3 分）如何改變？（2 分） ㈢何謂擊穿效應（punch-through effect）？（2 分）如何防止擊穿效應太早發生？ （3 分） ㈣何謂通道長度調變（channel length modulation）效應？（3 分）電流公式該如何修 正？（2 分）

對p(1)n(1)p(2)n(2)閘流體（thyristor）元件，請問： ㈠如何以兩個雙極性電晶體（bipolar transistor）來模擬其等效電路。（5 分） ㈡當元件工作於順向阻礙區（forward blocking）時，電流值與等效電路中兩個雙極性 電晶體之何種參數相關？（5 分） ㈢當元件工作於順向導通區（forward conducting）時，等效電路中兩個雙極性電晶體 工作於何種區域？（3 分）此時元件之偏壓值約為多少？（2 分） ㈣當元件工作於反向阻礙區（reverse blocking）時，在p(1)n(1)p(2)n(2)元件內三個pn 接 合面之空乏區何者壓降最大？（5 分）