СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ..................................................................................................................................		1
1.	ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД ..............................................................................	2
(ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД) ..............................................................................................		2
	1.1. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДЛЯ НАХОЖДЕНИЯ КОНТАКТНОЙ РАЗНОСТИ ...........................	2
	ПОТЕНЦИАЛОВ, ШИРИНЫ И БАРЬЕРНОЙ ЕМКОСТИ P-N-ПЕРЕХОДА..................................................	2
	1.3. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДЛЯ НАХОЖДЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ......................................	5
	ВЕЛИЧИНЫ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО ТОКОВ ДИОДА.........................................................................	5
	1.4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ РАЗДЕЛА..........................................	6
	«ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД» ............................................................................................	6
	1.5 ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ, АЛГОРИТМЫ, РЕШЕНИЯ КОТОРЫХ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В ДАННОМ РАЗДЕЛЕ....	7
2.	БИПОЛЯРЫЙ ТРАНЗИСТОР.....................................................................................................	8
	2.1. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НАХОЖДЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕДАЧИ ТОКА..................	8
	2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИСТОРОВ ...............................................	9
	НА НИЗКОЙ ЧАСТОТЕ........................................................................................................................	9
	И МАКСИМАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ ........................................................................................................	12
	2.4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ РАЗДЕЛА........................................	15
	«БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР»........................................................................................................	15
	2.5 ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ, АЛГОРИТМЫ, РЕШЕНИЯ КОТОРЫХ ПРЕДСТАВЛЕНЫ ВО ВТО-РОМ РАЗДЕЛЕ16
3. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ......................................................................................................		17
	3.1. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
	ДЛИННОКАНАЛЬНЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ .................................................................................	17
	3.2. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДЛЯ НАХОЖДЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ .............	19
	ПАРАМЕТРОВ КОРОТКО- И УЗКОКАНАЛЬНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ.......................................................	19
	3.3. ВОПРОСЫ КОНТРОЛЯ ТЕОРИИ ТРЕТЬЕГО РАЗДЕЛА.............................................................	23
	3.4 ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ, АЛГОРИТМЫ, РЕШЕНИЯ КОТОРЫХ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В ТРЕТЬЕМ РАЗДЕЛЕ..	24
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ.....................................		25
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ............................................................................................................................		28

1

1. ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД (ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД)

Параметрам электронно-дырочного перехода (далее p-n перехода), а также аналитическим выражениям для их расчета необходимо уделить особое внимание, так как p-n-переход является составной частью многих полупроводниковых приборов: диодов, биполярных транзисторов, полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом, тиристоров и т.д. Поэтому обязательно требуется умение рассчитывать основные параметры p-n-перехода такие как: высота потенциального барьера qαk или контактная разность потенциалов αk ; ширина Хd; барьерная Сбар и диффузионная СD емкости, токи насыщения IS , инжекции Iин , генерации IG и рекомбинации IR как при малом, так и высоком уровнях инжекции.

Задачи этого раздела можно разделить на 3 группы: первая – определение контактной разности потенциалов, ширины и барьерной емкости p-n перехода; вторая – определение диффузионных емкостей как для диода (p-n перехода) как с тонкой, так и широкой базами; третья – расчет составляющих прямого и обратного тока диода.

1.1. Алгоритмы решения задач для нахождения контактной разности потенциалов, ширины и барьерной емкости p-n-перехода

При решении задач первой группы должны быть заданы следующие параметры диода: материал изготовления, приложенное напряжение U, температура Т, площади S, концентрации легирующих примесей в p- и n- областях Na и Nd , соответственно.

Параметры могут варьироваться в приведенных ниже пределах полупроводниковых материалов: германий, кремний, арсенид галлия. Приложенное

напряжение U: - (10…20 В), +	(0,2…0,8 В). Температура Т: 200 К…400
К. Концентрация легирующих	примесей

Na, Nd : 1015cм-3…1018см-3. Исходные данные могут быть изменены. Могут быть заданы не концентрации легирующих примесей в p- и n- областях, а удельные

сопротивления ρn и (или

ρp ,

или удельные проводимости σn

и (или) σ p .

Нужно помнить, что ρ

=

1

=

1

η

(N

)μ

;

D

=

kT

; μn =

μ0

n

σn

q

no

d

n

Nd

1/ 2

μ

q

1

+

1017

где μo – подвижность носителей в собственном полупроводнике при Т = 300 К.

Решение любых задач необходимо начинать с записи конечных аналитических выражений искомых величин.

2

1.3. Алгоритмы решения задач для нахождения составляющих величины прямого и обратного токов диода

Решение задач этой группы

необходимо начинать с определения состав-

ляющих

прямого

Iпр

и

обратного Iоб токов

диода

Iпр. = Iин + IR , где

qU

qn

i

X

d

qU

I

= I

exp

−1 ,

I

R

= S

exp

kT

2τo

2kT

ин

s

U - напряжение, приложенное к p-n-переходу; X d

– ширина ОПЗ при заданном

U ;

τo

=

τn i

+ τp

– время жизни неосновных носителей в ОПЗ p-n-перехода.

2

Iобр. = Is + IG + IуТ,

где I s

– обратный ток насыщения,

расчетные формулы для которого приведе-

ны в алгоритме решения задач 2-ой группы; IуТ.

- ток утечки, который невоз-

можно вычислить аналитически;

IG

= S

qniXd

– ток генерации.

2τo

Для нахождения величин составляющих прямого и обратного токов диода необходимо задать или определить: полупроводниковый материал; концентрации легирующих примесей в эмиттере Ný и базе N Á ; времена жизни неоснов-

ных носителей в n-области τ p и р-области τn ; ширины эмиттера Wý и базы WÁ ;

приложенное к диоду напряжение U ; площадь S ; температуру Т.

Материал: германий, кремний, арсенид галлия. Концентрация легирующих примесей: 1015…1018см-3. Времена жизни неосновных носителей: 10-5…10-7С. Приложенное напряжение: + (0,1…0,9 В), - (1,0…10,0 В). Темпера-

тура: 200 К… 400 К. Ширина эмиттера, базы: 0,5…10 мкм.

5