- •Введение
- •Уравнение Шредингера для стационарного случая
- •Собственные волновые функции и собственные значения оператора Гамильтон
- •Уравнение Шредингера для свободной частицы, двигающейся в направлении оси
- •Моделирование движения микрочастицы в свободном пространстве с помощью интегрального пакета прикладных программ MathCad
- •Моделирование волнового пакета Определение волнового пакета
- •Волновая функция волнового пакета
- •Моделирование волнового пакета
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Лабораторная работа №2 движение микрочастиц в поле потенциальных сил. Движение микрочастиц через потенциальный барьер Определение потенциального барьера
- •Уравнение Шредингера для частицы двигающейся через потенциальный барьер
- •Коэффициенты отражения и прозрачности.
- •Туннельный эффект
- •Лабораторное задание
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Лабораторная работа № 3
- •Исследование зонной структуры твердых тел
- •Строение вещества и коллективизированные электроны
- •В кристалле
- •Приближения при решении уравнения Шредингера для кристалла
- •Приближение слабосвязанных электронов.
- •Движение электрона в кристаллической решетке Модель Кронига-Пенни
- •Уравнение Шредингера для модели Кронига-Пенни
- •Решение уравнения Шредингера
- •Определение волнового числа
- •Зоны Бриллюэна. Модель приведенных зон
- •Заполнение зон электронами и классификация энергетическихзон
- •Зонная структура и электрические свойства твердых тел
- •Энергетическая структура алмазоподобных полупроводников.
- •Лабораторное задание
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Лабораторная работа №4 исследование статистических свойств носителей заряда в полупроводниках и металлах Химический потенциал невырожденного идеального газа. Энергия Ферми.
- •Распределение Ферми-Дирака при абсолютном нуле
- •Вычисление энергии Ферми
- •Изменение энергии Ферми при изменении температуры
- •Собственные и примесные полупроводники
- •Ec ev δEg запрещенная зона валентная зона зона проводимости
- •Статистика носителей заряда в собственном полупроводнике
- •Статистика носителей заряда в примесных полупроводниках
- •Уровень Ферми носителей заряда в примесном полупроводнике n-типа
- •Статистика носителей заряда в примесном полупроводнике p-типа
- •Уровень Ферми носителей заряда в примесном полупроводнике p-типа
- •Лабораторное задание:
- •Контрольные вопросы
- •Расчет концентраций равновесных носителей заряда в приконтактной области
- •Расчет уровней Ферми электронов и дырок в приконтактной области
- •Расчет потенциального барьера контакта двух полупроводников
- •Расчет концентрации неравновесных носителей заряда контакта двух полупроводников.
- •Расчет ширины области обедненной носителями заряда.
- •Расчет барьерной емкости контакта двух полупроводников
- •Расчет диффузионной длины носителей зарядов контакта двух полупроводников
- •Расчет тока проводимости контакта двух полупроводников
- •Расчет диффузионной емкости контакта двух полупроводников
- •Лабораторное задание
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Лабораторная работа №6 исследование электропроводности транзисторной структуры Физические процессы в транзисторной структуре
- •Расчет коэффициента передачи тока транзисторной структуры
- •Расчет концентрации неосновных носителей в области базы
- •Расчет плотности тока неосновных носителей в области базы
- •Расчет токов эмиттерного и коллекторного переходов
- •Эквивалентная схема биполярного транзистора
- •Эквивалентная схема биполярного транзистора в виде четырехполюсника
- •Эквивалентная схема биполярного транзистора
- •Расчет параметров элементов эквивалентной схемы транзисторной структуры
- •Математическая модель биполярного транзистора и расчет переходов
- •Расчет электрических параметров схемы с биполярным транзистором с использованием эквивалентной схемы
- •Лабораторное задание
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Лабораторная работа №7 физические процессы в полевых транзисторах Конструктивные особенности полевых транзисторов с изолированным затвором
- •Физические процессы в транзисторе
- •Эффективная подвижность носителей заряда в канале
- •Концентрация подвижных носителей в области канала
- •Напряжение отсечки
- •Ширина канала полевого транзистора
- •Вольтамперная характеристика полевого транзистора
- •Входная и выходная характеристики полевого транзистора
- •Лабораторное задание
- •Содержание
Расчет электрических параметров схемы с биполярным транзистором с использованием эквивалентной схемы
Рассмотрим простейшую схему, состоящую из биполярного тран-зистора, включенного по схеме с общей базой, источника ЭДС сигна-ла eC, обладающего внутренним сопротивлением RС. На выходе тран-зисторной цепи включено нагрузочное сопротивление RН.
Рис. 12. Схема для расчета коэффициента передачи с транзисторной структурой
eС – источник сигнала;
RС – внутреннее сопротивление источника сигнала;
RН – сопротивление нагрузки;
uЭБ – напряжение смещения перехода эмиттер-база;
uКБ – напряжение смещения перехода коллектор-база.
Заменим транзистор упрощенной эквивалентной схемой, в кото-рой полагается, что транзистор смещен таким образом, что он работа-ет на линейном участке и не насыщается и, кроме того, не работает в режиме отсечки. Эта схема изображена на рис. 13. Выбрав направле-ния контурных токов и используя закон Кирхгофа, запишем систему уравнений для коллекторного и эмиттерного токов.
Рис. 13. Эквивалентная схема для расчета коэффициента передачи
(51)
Введем обозначения определителей для этой системы уравнений:
, (52)
, (53)
. (54)
Выражения для эмиттерного и коллекторного токов запишутся:
; . (55)
Коэффициент передачи по току определится:
. (56)
Раскрывая определители, получим:
. (57)
Коэффициент передачи по напряжению определится как отноше-ние падения напряжения на нагрузочном сопротивлении к ЭДС сигна-ла:
. (58)
Лабораторное задание
1. Построить график изменения концентрации неосновных носителей заряда в области базы при изменении напряжения эмиттер-база.
2. Построить график изменения плотности эмиттерного тока при изменении напряжения эмиттер-база и коллектор-база.
3. Построить график изменения плотности коллекторного тока при изменении напряжений коллектор-база и эмиттер-база.
4. Построить эквивалентные схемы транзисторной структуры, включенной по схеме с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором (по указанию преподавателя).
5. Построить входные и выходные характеристики транзисторной структуры для схем с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором (по указанию преподавателя).
6. Рассчитать коэффициенты передачи по току и напряжению транзисторной структуры по схеме с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором (по указанию преподавателя).
7. Построить полную эквивалентную схему транзисторной структуры.
Контрольные вопросы
1. Физические процессы и зонная диаграмма транзисторной структуры в равновесном состоянии.
2. Физические процессы и зонная диаграмма транзисторной структуры в режиме усиления.
3. Неосновные носители заряда в области базы.
4. Плотности токов в области базы.
5. Плотности токов через эмиттерный и коллекторный переходы.
6. Полная эквивалентная схема транзисторной структуры.
7. Математическая модель транзисторной структуры.
8. Входная и выходная характеристики транзисторной структуры.