- •Введение
- •Развитие электроники
- •Особые свойства электронных приборов
- •Глава 1. Физические основы проводимости полупроводников
- •1.1. Общие сведения о полупроводниковых материалах
- •1.1.1. Энергетические зонные диаграммы кристаллов
- •1.1.2. Прохождение тока через металлы
- •1.2. Собственная проводимость полупроводников
- •1.3. Примесная проводимость полупроводников
- •1.3.1. Электронная проводимость. Полупроводник n-типа
- •1.3.2. Дырочная проводимость. Полупроводник p-типа
- •1.4. Однородный и неоднородный полупроводник
- •1.5. Неравновесная концентрация носителей
- •1.6. Прохождение тока через полупроводники
- •1.7. Уточнение понятий “собственные” и “примесные” полупроводники
- •Глава 2. Количественные соотношения в физике полупроводников
- •2.1. Распределение Ферми. Плотность квантовых состояний
- •2.2. Функция распределения Ферми – Дирака
- •2.3. Плотность квантовых состояний
- •2.4. Концентрация носителей в зонах
- •2.5. Собственный полупроводник
- •2.6. Примесный полупроводник. Смещение уровня Ферми
- •Глава 3. Электронно-дырочный переход
- •3.1. Образование и свойства р-п перехода
- •3.1.1. Виды p-n переходов
- •3.1.2. Потенциальный барьер
- •3.1.3. Токи р-n перехода в равновесии
- •3.1.4. Электронно-дырочный переход при внешнем смещении
- •3.2. Вольт-амперная характеристика р-п перехода
- •3.2.2 Влияние температуры на характеристику и свойства р-п перехода
- •3.2.3. Емкость р-п перехода
- •Глава 4. Полупроводниковые диоды
- •4.1 Диоды
- •4.1.1. Реальная вольт-амперная характеристика (вах) диода
- •4.1.2. Параметры диода
- •4.2. Разновидности диодов. Точечные и плоскостные диоды
- •4.2.1. Выпрямительные и силовые диоды
- •4.2.2. Тепловой расчет полупроводниковых приборов
- •4.2.3. Кремниевые стабилитроны (опорные диоды)
- •4.2.4. Импульсные диоды
- •4.2.5. Туннельные и обращенные диоды. Туннельный эффект. Туннельные диоды (тд)
- •4.2.6. Варикапы
- •4.4. Обозначение (маркировка) несиловых диодов
- •Глава 5. Биполярный бездрейовый транзистор
- •5.1. Устройство и принцип действия
- •5.2. Основные соотношения для токов. Коэффициент передачи тока
- •5.2.1. Возможность усиления тока транзистором
- •5.3. Три схемы включения транзистора
- •5.4. Статические характеристики транзистора
- •5.5. Предельные режимы (параметры) по постоянному току транзистора
- •5.6. Малосигнальные параметры и эквивалентные схемы транзистора
- •5.6.1. Зависимость внутренних параметров транзистора от режима и от температуры
- •5.6.2. Четырехполюсниковые h-параметры транзистора и эквивалентная схема с h-параметрами
- •5.6.2.1. Определение h-параметров по статическим характеристикам
- •5.6.2.2. Связь между внутренними параметрами и h-параметрами
- •5.7. Частотные свойства транзисторов. Дрейфовый транзистор
- •5.7.1. Частотно-зависимые параметры
- •5.7.2. Дрейфовый транзистор
- •Глава 6. Полевые (униполярные) транзисторы
- •6.1. Унитрон
- •6.3. Параметры и эквивалентная схема полевого транзистора
- •6.4. Обозначение (маркировка) и типы выпускаемых транзисторов
- •Глава 7. Тиристоры
- •7.1. Устройство и принцип действия тиристоров
- •7.2. Закрытое и открытое состояние тиристора
- •7.2.1. Закрытое состояние тиристора (ключ отключен)
- •7.2.2. Открытое состояние (ключ включен)
- •7.3. Включение и выключение тиристора
- •7.4. Параметры тиристора
- •7.5. Типы и обозначения силовых тиристоров
- •Глава 8. Интегральные микросхемы.
- •8.1 Общие сведения о микросхемах.
- •8.1.1 Классификация микросхем.
- •8.1.2. Обозначения имс
- •8.2. Сведения по технологии получения имс
- •8.2.1. Исходные материалы
- •8.2.2. Групповой метод. Планарная технология
- •8.3. Планарно – эпитаксиальный цикл.
- •8.3.1. Эпитаксия.
- •8.3.2. Окисление поверхности кремния.
- •8.3.3. Первая (разделительная) диффузия.
- •8.3.4. Вторая (базовая) и третья (эмиттерная) диффузии.
- •8.3.5. Металлизация (межсоединения).
- •8.3.6. Фотолитография.
- •8.4. Особенности и перспективы развития интегральных схем.
- •8.4.1. Особенности имс.
- •8.4.2. Перспективы развития.
- •Библиографический список
- •Глава 8. Интегральные микросхемы ……………………………………… 61 Библиографический список ……………………………………………….. 78
Особые свойства электронных приборов
Электронные приборы обладают рядом особых свойств, обеспечивающих их значительное преимущество перед другими приборами. Основными из них являются:
1. Быстродействие (практически безинерционное). Время нарастания импульсов в устройствах электроники достигает 10-8 с, а в ядерной физике – 10-10 с.
2. Высокая чувствительность к малым сигналам. При помощи электронных приборов можно измерить токи до 10-16 А и мощности до 10-25 Вт при прямом измерении. При косвенном измерении регистрируется пролет отдельной заряженной частицы. Чувствительность электронных приборов ограничивается только собственными шумами и естественным фоном.
3. Универсальность. Она заключается в том, что в электрическую энергию, на измерении которой основано действие всех видов электронных приборов, сравнительно легко преобразуются другие виды Энергии: механическая, тепловая, акустическая, атомная и др. Подобная универсальность очень важна для промышленной электроники, так как в промышленности используются все виды энергии.
Глава 1. Физические основы проводимости полупроводников
Полупроводниковые приборы - это такие электронные приборы, в которых движение электронов и изменение концентрации электронов (протекание тока) происходит в кристаллическом твердом теле - кристалле полупроводника. При движении в кристалле носители тока (электроны) многократно сталкиваются с узлами кристаллической решетки. Вследствие этих столкновений движение носителей тока (электронов) становится хаотическим. При протекании тока на хаотическое движение накладывается направленное движение, обусловленное силами электрического поля или силами диффузии. Свойства полупроводниковых приборов, их параметры во многом определяются внутренними свойствами кристалла полупроводника (температурой, концентрацией примеси, объемными и поверхностными свойствами кристалла и т.д.). Для понимания принципа действия и квалифицированного применения полупроводниковых приборов необходим некоторый объем знаний из физики твердого тела и теории электропроводности. Поэтому непосредственное изучение устройства полупроводниковых приборов предшествует раздел, в котором в краткой форме приведены необходимые сведения из указанных разделов.
1.1. Общие сведения о полупроводниковых материалах
К полупроводниковым материалам (полупроводникам) относят огромную группу материалов, удельное сопротивление () которых находится в пределах от 10-3- 10-2 до 108 0мсм (у металлов = 10-6...10-4 Омсм, у изоляторов = 108...1022 Омсм. Такое деление было принято сравнительно давно, когда рассматривали только сопротивление электрическому току). С этой точки зрения полупроводники - это плохие проводники. Однако позднее выяснилось, что полупроводники гораздо ближе по свойствам к изоляторам и являются скорее "плохими изоляторами", но за полупроводниками сохранили их традиционное название. В настоящее время в полупроводниковых приборах практически используются лишь германий (Ge) и кремний (Si), значительно реже - арсенид галлия (GaAs). Поэтому в дальнейшем будут рассматриваться полупроводники на примере германия и кремния и соответственно германиевые и кремниевые полупроводниковые приборы. Однако следует иметь в виду, что поиски новых полупроводниковых материалов интенсивно продолжаются во всех странах и возможно появление новых полупроводниковых материалов уже в ближайшем будущем.