Шкаев А.Г. Твердотельная электроника: конспект лекций - файл n1.doc

Шкаев А.Г. Твердотельная электроника: конспект лекций
скачать (6006.9 kb.)
Доступные файлы (1):

n1.doc

6624kb.

31.12.2009 11:14

скачать

n1.doc

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

А. Г. Шкаев

ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Конспект лекций

Омск

Издательство ОмГТУ

2

009

УДК 621.38(075)

ББК 32.85я73

Ш 66

Рецензенты:

Е. В. Иванова, канд. техн. наук, доцент кафедры физики
Сибирской автомобильно-дорожной академии;

Ю. А. Стенькин, канд. техн. наук, доцент, научный сотрудник
Омского филиала института физики полупроводников СО РАН

Шкаев, А. Г.

Ш 66 Твердотельная электроника: конспект лекций / А. Г. Шкаев. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 56 с.

В краткой форме рассматриваются основные типы полупроводниковых приборов и физические процессы, обеспечивающие их работу. Приводится анализ электронных процессов в объеме полупроводников, в электронно-дырочных переходах и в области пространственного заряда на поверхности полупроводников. Объем материала предусмотрен ныне действующими программами дисциплин «Твердотельная электроника», «Физические основы электроники» и Государственным образовательным стандартом по специальностям 210106 «Промышленная электроника», 210100.62 – «Электроника и микроэлектроника», 210401.65 – «Физика и техника оптической связи». Конспект лекций предназначен для студентов очной, очно-заочной и заочной форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

УДК 621.38(075)

ББК 32.85я73

 ГОУ ВПО «Омский государственный

технический университет», 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	4
1. Необходимые сведения	4
1.1. Зонная структура полупроводников	4
1.2. Термины и определения	5
1.3. Статистика электронов и дырок в полупроводниках, положение уровня Ферми	6
1.4. Концентрация электронов и дырок в собственном полупроводнике	8
1.5. Концентрация электронов и дырок в примесном полупроводнике	9
1.6. Определение положения уровня Ферми	10
1.7. Проводимость полупроводников	11
1.8. Токи в полупроводниках	12
1.9. Неравновесные носители	13
1.10. Уравнение непрерывности	15
Вопросы для самопроверки	16
2. Барьеры Шоттки, p-n переходы и гетеропереходы	16
2.1. Ток термоэлектронной эмиссии	16
2.2. Термодинамическая работа выхода в полупроводниках p и n типов	17
2.3. Эффект поля, зонная диаграмма при эффекте поля	18
2.4. Дебаевская длина экранирования	21
2.5. Контакт металл – полупроводник. Барьер Шоттки	22
2.6. Зонная диаграмма барьера Шоттки при внешнем напряжении	24
2.7. Распределение электрического поля и потенциала в барьере Шоттки	25
2.8. Вольт амперная характеристика барьера Шоттки	26
2.9. Образование и зонная диаграмма р-n перехода	27
2.10. Распределение свободных носителей в p n переходе	28
2.11. Поле и потенциал в p n переходе	30
2.12. Компоненты тока в р n переходе	32
2.13. Вольт амперная характеристика р n перехода	33
2.14. Емкость p n перехода	34
2.15. Гетеропереходы	35
Вопросы для самопроверки	40
3. Полупроводниковые диоды	41
3.1. Характеристики идеального диода на основе p n перехода	41
3.2. Варикапы	43
3.3. Влияние генерации, рекомбинации и объемного сопротивления базы на характеристики реальных диодов	43
3.4. Стабилитроны	46
3.5. Туннельный пробой в полупроводниках	47
3.6. Лавинный пробой в полупроводниках	49
3.7. Туннельный и обращенный диоды	50
Вопросы для самопроверки	54
Список рекомендуемой литературы	55

ВВЕДЕНИЕ
В предлагаемом конспекте лекций рассмотрены физические основы работы твердотельных полупроводниковых приборов, использующих как явление инжекции носителей через p-n переходы, так и явления, связанные с эффектом поля.

В данной работе использовались материалы лекций Гуртова Валерия Алексеевича, доктора физико-математических наук, профессора, заведующего кафедрой «Физики твердого тела» Петрозаводского государственного университета, заслуженного деятеля науки Республики Карелия.

В связи с тем, что учебный курс читается для студентов третьего курса, в первой главе в кратком виде представлены основные сведения из физики твердого тела и физики полупроводников. Эти сведения в дальнейшем необходимы при усвоении основного материала курса. Во второй главе излагаются физические основы, связанные с контактными явлениями в барьерах Шоттки, электронно-дырочных переходах и гетеропереходах. Третья глава посвящена анализу физических основ работы полупроводниковых диодов.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10