Электроника полупроводников

[an error occurred while processing this directive]

Основные понятия и уравнения твердотельной электроники

Основные типы p–n-переход. Контакт двух полупроводников с различным типом проводимости носит название p–n-перехода. Создать p–n-переходы можно различными способами. Эти способы позволяют создать самые разнообразные по своей структуре p–n-переходы.

Расчет контактной разности потенциалов. Напомним, что электронно-дырочный переход – это контакт двух полупроводников с различным типом проводимости. Электропроводность полупроводников, обусловленная основными носителями зарядов, определяется следующими выражениями:

Определение напряжения пробоя Uпр. При большом обратном смещении на p–n-переходе, которое создает в нем большое электрическое поле, переход «пробивается» и через него протекает большой ток. Существует три основных механизма пробоя: тепловая неустойчивость, туннельный эффект и лавинное умножение.

Структура "металл-полупроводник"  Расчет вольт-амперной характеристики контакта "металл-полупроводник". Контакт "металл-полупроводник" может быть как омическим, так и выпрямляющим. Омические контакты металла с полупроводником являются обязательными элементами любого активного или пассивного полупроводникового прибора или устройства, так как они осуществляют электрическую связь между элементами прибора и внешней цепью, обусловленную линейной вольт-амперной характеристикой.

Порядок построения энергетических диаграмм контакта "металл-полупроводник". Для построения энергетической диаграммы контакта "металл-полупроводник" при заданном напряжении смещения U необходимо определить следующие электрофизические характеристики

Порядок построения энергетической диаграм-мы МДП-структуры. Для построения энергетической диаграммы МДП-структуры в режиме сильной инверсии необходимо определить следующие электрофизические характеристики: концентрацию примесей в полупроводнике

 Электрофизические свойства различных полупроводниковых структур определяют принципы действия подавляющего большинства интегральных микросхем (ИМС). На границе раздела между двумя различными по типу электропроводности полупроводниками или между полупроводником и металлом возникают потенциальные барьеры, что является следствием перераспределения концентрации подвижных носителей заряда между контактирующими материалами.

Электронно-дырочный переход

Определить во сколько раз увеличивается обратный ток насыщения p-n-перехода

Структура металл-диэлектрик-полупроводник В МДП-транзисторе с поликремниевым затвором рассчитать и построить зависимость порогового напряжения как функции концентрации примесных атомов (ND или NA) в подложке из кремния соответствующего типа проводимости. Диэлектрик – SiO2. Влиянием поверхностных состояний на границе раздела "диэлектрик-полупроводник" пренебречь.

Пример. Германиевый полупроводниковый диод, имеющий обратный ток насыщения I0=25 мкА, работает при прямом напряжении, равном 0,1 В, и T = 300 К. Определить: а) сопротивление диода постоянному току R0; б) дифференциальное сопротивление r.

Пример. Идеальный МДП-конденсатор сформирован на основе кремниевой подложки р-типа с концентрацией NA = 1015 см-3. Диэлектрический слой имеет толщину 100 нм. Разность работ выхода электрона из металла и полупроводника составляет qjМП = - 0,9 эВ. Плотность заряда на границе раздела Qss = 8×10-8 Кл/см-2. Вычислите максимальную толщину обедненной области Wmax , емкость диэлектрического слоя, заряд в обедненной области (Qs), пороговое напряжение и минимальную емкость МДП-конденсатора, а также его пороговое напряжение с учетом влияния напряжения плоских зон.

Квантовая физика возникла и в основном сформировалась в первой трети ХХ столетия. Возникновение и развитие квантовой физики связано с именами М. Планка, А. Эйнштейна, Л.де Бройля, Н. Бора, В. Гейзенберга, Э. Шредингера, В. Паули. Значительный вклад внесли советские физики Л.Д. Ландау, В.А. Фок, А.Ф. Иоффе и др.

Описание установки и методика измерений Экспериментальная установка состоит из обычной лампочки накаливания с вольфрамовой нитью, светофильтра и приемника излучения (фоторезистора)

Дистанционное измерение температуры нагретых светящихся тел яркостным пирометром

Методика измерения температуры вольфрама яркостным пирометром Эксперименты с излучением нечерных тел (вольфрам и другие металлы, применяемые в качестве нитей накаливания в осветительных приборах) показывают на то, что излучение нечерных тел может иметь селективный характер.

Изучение законов внешнего фотоэффекта; исследование вольт-амперных характеристик вакуумного фотоэлемента; определение постоянной Планка.

Методика снятия ВАХ фотоэлемента Для снятия вольт-амперных характеристик ФЭ при различных величинах светового потока на ФЭ подают напряжение постоянного тока и измеряют протекающий через него ток. При приложении положительного напряжения («прямого напряжения») на анод ФЭ снимается прямая ветвь ВАХ, а при подаче отрицательного напряжения («обратного напряжения») снимается обратная ветвь.

Наблюдение спектров испускания и измерение длин волн в спектрах ртути и водорода, ознакомление с устройством и работой спектрометра-монохроматора.

Таким образом, решения уравнения Шредингера приводят к условиям квантования Бора. Однако квантовая механика дает схему атомных энергетических уровней с такой общностью и точностью, которые совершенно недосягаемы для теории Бора.

Изучение зависимости сопротивления металлов и полупроводников от температуры; определение длины свободного пробега электронов в металле и ширины запрещенной зоны полупроводника.

Измерить фон вторичного космического излучения, ознакомиться с методами регистрации ионизирующего излучения.

Изучение волновых свойств и особенностей движения микрочастиц

ЦИФРОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Анализ и синтез цифровых схем проводят на основе Булевой алгебры

Типы логических микросхем и структура ТТЛ

Мультиплексоры и демультиплексоры Мультиплексор (MX) (другие названия – селектор данных, коммутатор) – это комбинационное логическое устройство, предназначенное для управляемой передачи данных, которые поступают по нескольким входам, на один выход. Выбор того или иного входа осуществляется в соответствии с поступающим кодом адреса.

ЭЛЕМЕНТЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

Оптоэлектроника – это раздел электроники, в котором изучаются вопросы генерации, передачи и хранения информации на основе совместного использования оптических и электрических явлений. Элементная база:

1. Фотоэлектрические полупроводниковые приборы – преобразователи световой энергии в электрическую.

2. Светодиодные оптоизлучатели– преобразователи электрической энергии в световую.

3. Оптоэлектрические пары (оптопары, оптроны) – приборы для электрической изоляции при передаче информации по световому каналу.

Лабораторная работа. Исследование полупроводниковых диодов Цель работы Снятие вольтамперных характеристик германиевого и кремниевого диода, стабилитрона, определение их параметров по характеристикам.

Расчет схемы управления тиристорными ключами Правильный выбор схемы управления и ее точный расчет в большой степени определяют долговечность и надежность тиристорного регулятора.

Принцип действия и конструкция фоторезистора

ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ Эффект Дембера. Механизм образования фото – э.д.с. в полупроводниках с электронно-дырочным переходом.

ИНТЕГРАЛЬНАЯ И ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА Процессы в оптическом волноводе

Фотопроводимость

Принципы работы оптических модуляторов и дефлекторов

Схемы оптронов и их элементы. Параметры, характеризующие работу оптронов. Резисторные, диодные, транзисторные и тиристорные оптопары. Оптоэлектронные микросхемы. Оптронами называются такие оптоэлектронные приборы, в которых имеются излучатели и фотоприемники, оптически и конструктивно связанные друг с другом.

Фотодиоды с барьером Шоттки, лавинные фотодиоды

Цена на радиаторы Купить радиаторы керми от. Начертательная геометрия, физика полупроводников