什麼是能隙

價電帶頂端與導電帶底端之間的能量差。矽在室溫下約為 1.12 eV。能隙越大,越耐高溫與高電壓。

日文名稱: バンドギャップ

「能隙」出現在3領域的6道練習題中(雙載子電晶體, 先進電晶體(FinFET與GAA), 類比與電子電路等)。

這個名詞所屬的領域: 半導體物性

練習能隙的題目

在NPN電晶體中,使射極的雜質濃度高於基極,其主要理由是哪一個?

  1. A為了提高射極注入效率,增大電流增益
  2. B為了提高集極的耐壓
  3. C為了增大基極電阻
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正確答案:A. 為了提高射極注入效率,增大電流增益

射極為高濃度時,流經基極-射極接面的電流幾乎都是由射極流向基極的電子(注入效率高)。反方向由基極流向射極的電洞電流到不了集極,只會成為基極電流,因此將其縮小就能增大電流增益。若射極濃度過高,會因能隙窄化而使效果減弱,所以HBT在射極採用能隙較大的材料來解決。

關於SiGe HBT(異質接面雙極性電晶體),下列特徵何者正確?

  1. A是將基極做成金屬的電晶體
  2. B基極採用SiGe的異質接面,容易工作到高頻率
  3. C電流增益固定在1以下
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正確答案:B. 基極採用SiGe的異質接面,容易工作到高頻率

SiGe HBT是在基極使用能隙較小的SiGe的異質接面雙極性電晶體。射極與基極的能隙差可抑制電洞的逆向注入,因此能在維持注入效率的同時,使基極高濃度且變薄,還可以讓Ge濃度呈梯度分布,在基極內產生電場來加速電子。fT可達數百GHz,且能以矽製程製造,因此用於智慧型手機的高頻電路、光通訊與車用雷達。

解析中的「能隙」

出現「能隙」的題目(6題)

  1. 在NPN電晶體中,使射極的雜質濃度高於基極,其主要理由是哪一個?
  2. 關於SiGe HBT(異質接面雙極性電晶體),下列特徵何者正確?
  3. 在主動區工作的矽雙極性電晶體,其基極-射極間電壓VBE的參考值,下列何者正確?
  4. 將溫度係數相反的兩個電壓相加,產生不易受溫度影響的約1.2 V參考電壓的電路是哪一個?
  5. 「High-k 閘極絕緣膜」中的 k 表示什麼?
  6. 當鰭片或奈米片的厚度薄到數 nm 時產生的量子侷限效應,其影響下列何者正確?

相關名詞

HBT(異質接面雙載子電晶體) 電流增益(hFE) SiGe(矽鍺) 主動區 低介電常數材料(Low-k) 奈米片 臨界電壓 功函數 本質載子濃度 有效質量

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