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title: 第十周

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**1. 於定值𝐼下，說明BJT擁有圖1所示輸出特性曲線的原因。**
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當 $V_{CE}$ 很小 (飽和區)，CB 與 EB 接面皆順偏，電流受電壓影響大，似低電阻。當 $V_{CE}$ 增加使 CB 反偏 (主動區) 後，$I_C$ 主要由 $I_B$ 決定 ($I_C = \beta I_B$)，故呈現平坦的定電流特性。
(字數:86)

**2. 簡述 BJT 結構摻雜濃度要求 $N_E > N_B > N_C$ 的原因。**

$N_E > N_B$ 是為了提高射極注入效率 ($\gamma$)，確保電流主要由射極載子構成以提升增益。$N_C$ 最低是為了增加 CB 接面在反偏時的空乏區寬度，從而提高崩潰電壓並減輕 Early 效應。
(字數:76)

**3. 續上題，當 $N_B$ 與 $N_C$ 皆過低時，說明可能發生的負面效應。**


若 $N_B$ 過低，CB 空乏區易隨電壓擴展並貫穿基極接觸射極，造成擊穿 (Punch-through)。若 $N_C$ 過低，大電流下電子滯留會改變電荷分布，使基極有效寬度增加，發生 Kirk 效應 (基極展寬)，導致增益下降。
(字數:85)

**4. 簡述 BJT 的 Early 效應與其對電流增益的影響。**


Early 效應即基極寬度調變。隨著集極電壓 $V_{CE}$ 增加，CB 空乏區向基極擴展，導致有效基極寬度 ($W_B$) 縮減。這會增加載子濃度梯度使 $I_C$ 上升，同時減少基極復合使 $I_B$ 下降，最終導致電流增益 ($\beta$) 上升。
(字數:89)

**5. 簡述基極工程的做法以及其在提升 BJT 電流增益的依據。**

作法包括採用異質接面 (HBT) 與漸變基極。HBT 利用能帶偏移 ($\Delta E_v$) 阻擋電洞逆注入以提升射極效率。漸變基極則建立內建電場加速電子漂移，縮短傳輸時間並減少復合。兩者皆能有效提升電流增益。
(字數:83)

**6. 繪出蕭基半導體 ($\mathrm{n}$ 型) 接面熱平衡與順偏下的能帶圖與電位分布**
熱平衡時，費米能階拉平，半導體表面能帶向上彎曲 (空乏)。順偏時，金屬接正電壓 (或半導體接負)，半導體側能帶向上彎曲程度變小 (位障降低)，內部電位差減小。
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(字數:84)

**7. 簡述蕭基半導體接面發生費米能階鎖定 $\mathrm{Fermi\ level\ pinning}$ 的原因與影響。**

原因為半導體表面存在高密度的界面能態 ($N_{it}$)，其充放電主導了介面電荷平衡。影響是使得蕭基位障高度 ($\phi_{Bn}$) 幾乎固定，不再隨金屬功函數 ($\phi_m$) 變化，而是被鎖定在能隙中的特定能階 ($E_0$)。
(字數:88)

**8. 簡述熱離子發射傳導的特徵並說明其與擴散傳導的差異。**

熱離子發射特徵為載子藉由熱激發跨越介面位障 ($\phi_{Bn}$) 產生電流。差異在於：擴散發生於材料內部，由濃度梯度驅動；而熱離子發射發生於金半介面，由位障高度與載子熱能決定。
(字數:80)