高考申論題
106年
[電子工程] 半導體工程
第 一 題
📖 題組：
五、請分別說明下列 n-型通道元件的臨界電壓（Threshold Voltage，Vth）之定義，並說明其臨界電壓為正值或負值：
五、請分別說明下列 n-型通道元件的臨界電壓（Threshold Voltage，Vth）之定義，並說明其臨界電壓為正值或負值：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
空乏型場效電晶體（Depletion-Type Field-Effect Transistor），
思路引導 VIP
看到「空乏型（Depletion-Type）」立刻聯想「常開型 (Normally-ON)」元件，這意味著在閘極電壓 Vg=0V 時通道已存在。要關閉已存在的 n-型通道，必須在閘極施加排斥電子的負電壓使其產生空乏區，由此切入物理定義並推導出 Vth 必為負值的結論。
小題 (二)
加強型場效電晶體（Enhancement-Type Field-Effect Transistor），
思路引導 VIP
看到「加強型(Enhancement-Type)」與「n-型通道」，應直覺聯想到「常閉型(Normally-off)」元件。答題時需先以能帶彎曲與強反轉條件定義臨界電壓，再依據常閉型元件需施加正電壓吸引電子形成通道的物理機制，推論出 Vth 為正值。
小題 (三)
高電子遷移率場效電晶體（High-Electron-Mobility Transistor, HEMT）。（15 分）
思路引導 VIP
解題時應先聯想 HEMT 的核心物理機制：異質接面產生的二維電子氣（2DEG）。由 2DEG 在零閘極電壓下是否自然存在（Normally-on），推導出需要施加何種極性的電壓來「空乏」此通道，進而完整論述常規的空乏型（負值）與工程改造的增強型（正值）。