|
НАПІВПРОВІДНИКОВА ЕЛЕКТРОНІКА (НАПІВПРОВІДНИКОВІ ПРИЛАДИ)
1. Вступ. Зміст і задачі курсу. Основні положення. Сучасні вимоги до напівпровідникових приладів.
2. Схемні функції діодів. Класифікація напівпровідникових діодів. Випрямляючі діоди на основі р-п переходів та бар'єрів Шотткі. Залежність параметрів діодів від технології їх виготовлення. Особливості конструкції випрямляючих діодів. Коефіціент інжекції. Реальні вольтамперні характеристики діодів. Пробой р-п переходів. Вольтамперні характеристики при пробої. Стабілітрони. Варистори. Варактори. Надвисокочастотні випрямляючі та перетворюючі діоди. Залежність критичної частоти від конструкції та опору бази діодів. Тунельні діоди, їх основні високочастотні властивості, р-і-п діоди. Особливості роботи діодів в схемах.
3. Параметри і характеристики біполярних транзисторів. Принцип дії біполярних транзистроів. Статичні вольт-амперні характеристики. Поняття про ефективність емітера, коефіціент переносу неосновних носіїв заряду, коефіціент підсилення струму. Коефіціент підсилення струму в схемах з заземленою базою або заземленим емітером. Зворотний зв'язок у транзисторах. Параметри транзисторів на основі чотириполюсника.
4. Частотна залежність параметрів біполярних транзисторів. Поняття про граничну частоту. Частотні залежності коефіціентів підсилення струму в схемах з заземленою базою або емітером. Поняття про критичну частоту. Методи підвищення критичної частоти. Дрейфові транзистри. НВЧ-транзистори, високочастотні характеристики, конструкції, геометрія.
5. Потужні транзистори. Розподіл струмів і температур вздовж переходу емітер-база. Баластний опір емітера та його вплив на роботу потужних транзисторів. Вторинний пробій, його характерні властивості. Визначення зон стабільної роботи потужних транзисторів.
6. Типи біполярних транзисторів. Інтегральна інжекційна логіка. Транзистори з гетеропереходами. Транзистори з металевою базою. Танзистори з проникаючою базою. Транзистори з об'ємним бар'єром. Тунельні транзистори. Транзистори типу Si - CoSi2 - Si . Транзистори з планарно-легованою базою. Транзистори на гарячих електронах. Транзистори з індукційною базою. Транзистори з переносом нагрітого електронного газу в просторі.
7. Польові транзистри з р-п переходом (канальні транзистори). Конструкція та основні характеристики транзисторів. Однорідно легований канал. Канал з довільним профілем легування. Характеристики реальних приладів. Польова залежність рухливості. Високочастотні характеристики польових транзисторів. Еквівлентна схема. Гранична частота. Максимальна потужність. Шумові характеристики. Типові конструкції польових транзисторів. Стабілізатори струму. Польові транзистори з V-каналами. Багатоканальні польові транзистори.
8. МДН-структури. Конструктивні особливості та характеристики ідеальних МДН-структур. Структури типу метал - SiO2 - Si. Класифікація поверхневих рівнів і зарядів у двоокисі кремнию. Основні методи вивчення поверхневих станів. Механізми переносу носіїв заряду в діелектричних плівках. МДН-транзистори з ізольованим затвором. Провідність каналу . Вхідні та вихідні вольт-амперні характеристики. Параметри приладів. Еквівалентна схема. Максимальна робоча частота. Шуми. Типи МДН-транзисторів.
9. Прилади з зарядовим зв'язком (ПЗЗ). ПЗЗ з поверхневим каналом. Зберігання заряду. Основні ПЗЗ-структури. Схеми тактового живлення. Перенос заряду та частотні властвості. ПЗЗ з призованим каналом. Висококісні МОН-структури.
10. Тиристори. Основні характеристики.Конструкція. Двотранзисторна модель тиристора. Напруга включення. Режим прямої провідності. Діодні тиристори. Час вмикання та вимикання. Ефекти dV/dt , di/dt. Максимальна робоча частота. Потужні тиристори. Фототиристори. Діак. Тріак. Одноперехідні транзистри. Програмуючі одноперехідні транзистори. Програмуючі одноперехідні транзистори. Польові тиристори.
11. Лавинно-пролітні діоди (ЛПД). Принцип дії ЛПД. Статичні характеристики. Динамічні харктеристики. Пролітні ефекти. Малосигнальний аналіз. Повний імпеданс. Режим великого сигналу. Температурні обмеження. Обмеження на коеіціент корисної дії. Шнурування струму. Незворотний термічний пробій. Шуми ЛПД. Конструкції приладів, характеристики. Інжекційно-пролітні діоди (ІПД). Малосигнальні характеристики. Характеристики в режимі великих сигналів. Двохшвидкісні пролітні діоди. Пролітні діоди з захопленим об'ємним зарядом.
12. Прилади на ефекті міждолинного переносу електронів. Фізичні механізми виникнення від'ємного диференційного опору. Формування електричних доменів. Режими роботи діодів Ганна. Характеристики приладів. Контакти. Залежність потужності від частоти. Шуми.
13. Теорія підсилення ультразвукових коливань у п'єзоелектричних напівпровідниках. Основні рівняння теорії. Обчислення коефіціенту поглинання . Схеми дослідів для спостерігання підсиленя ультразвукових коливань. Огляд експериментальніх результатів. Можливості застосування.
14. Прилади на основі напівпровідникових структур з балістичним і квазібалістичним транспортом. Поняття про балістичний та квазібалістичний транспорт у напівпровідникових структурах. Фізичні умови реалізації. Вимоги до напівпровідникових матеріалів. Математичні методи опису. Статичні характеристики n+ - n - n+ структур в умовах балістичного та квазібалістичного трнспорту. Розподіл потенціалу. Вплив магнітного поля на розподіл потенціалу і вольтамперні характеристики. Високочастотні властивості діодних структур. Шумові властивості. Статичні та динамічні характеристики транзисторних структур в умовах балістичного та квазібалістичного транспорту, в тому числі гетеротранзисторів.
15. Напівпровідникові прилади на основі надграток. Поняття про надгратки. Різні методи одержання надграток. Поведінка електронів та дірок у кристалічних системах з надгратками. Домішкові стани. Статистика носіїв заряду. Оптичні властивості надграток. Явища переносу. Провідність. Гальваномагнітні ефекти. Вольт-амперні характеристики. Високочастотні вольт-амперні характеристики. Методи дослідження надграток. Застосування надграток у напівпровідниковій електроніці.
16. Шуми напівпровідникових приладів. Джерела флуктуації в напівпровідниках. Теплові шуми. Генерація та рекомбінація як джерело шуму. Дробовий шум, розділовий шум. Шуми типу 1/f. Шумовий опір. Коефіціент шуму. Відносна температура шуму, шумова температура. Методи дослідження шумів.
17. Фотоелектричні напівпровідникові прилади. Фотоопори. Інтегральна чутливість. Спектральна характеристика. Люкс-амперна і вольь-амперна характеристики. Інерційність. Фоторушійні сили в напівпровідниах. Основні рівняння. Вольт-амперна характеристика. Фотодіоди. Фототріоди. Підсилювачі світла. Сонячні батареї. Фотоелектричні прилади на основі гетеропереходів. Напівпровідникові лазери.
18. Інші напівпровідникові прилади. Нелінійні напівпровідникові опори. Індуктивні елементи. Типи ємностей. Гальваномагнітні прилади. Напівпровідникові термоелементи. Термоопори. Напівпровідникові тензометри. Кристалічні лічильники.
19. Перспективи розвитку напівпровідникової електроніки. Ускладнення задач. Нові напрямки розвитку напівпровідникової електроніки. Біоелектроніка. Напівпровідникова електроніка та питання екології.
Лабораторні роботи:
1. Вивчення роботи діодів Ганна.
2. Напівпровідниковий лазер.
3. Дослідження МДН-структур.
4. Метод емісійної релаксаційної спектроскопії глабоких рівнів.
ЛІТЕРАТУРА
1. Берзин А.С., Мочалкина О.Р. Технология и конструирование интегральных микросхем. - М.: Радио и связь, 1983. - 228 с.
2. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. - М.: Сов. радио, 1980. - 293 с.
3. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. - М.: Высш. шк., 1987. - 413 с.
4. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов. - М.: Мир, 1984. - Т. 1. - 450 с., - Т. 2. - 449 с.
5. Крутякова М.Г., Чариков Н.А., Юдин Б.В. Полупроводниковые приборы и осноы их проектрования. - М.: Радио и связь, 1983. - 350 с.
6. Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры/Под ред. Б.В.Высоцкого. - М.: Сов. радио, 1977. - 340 с.
7. Пожела Ю., Юцене В. Физика сверхбыстродействующих транзисторов. - Вильнюс: Мосслас, 1985. - 108 с.
8. Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы. - М.: Высш. шк., 1973. - 420 с.
9. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. - М.: Энергия, 1980. - 520 с.
10.Физические основы надежности интегральных схем/Под ред. Миллера Ю.Г.. - М.: Сов. радио, 1976. - 420 с.
Програму склав:
- В.А.Бродовий, д-р фіз.-мат. наук.
|