КАЗАХСКО-АМЕРИКАНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭЛЕКТРОННЫЕ, КВАНТОВЫЕ ПРИБОРЫ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Программа, методическое указание и контрольные задания (для студентов заочной формы обучения специальности 3805 – Радиосвязь, радиовещание и телевидение)

Алма-Ата 2001

Введение

Электронные, квантовые приборы и микроэлектронные изделия являются основой практически всех радиоэлектронных и коммуникационных устройств и систем.

Задачей дисциплины “Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника” является подготовка студентов к решению задач, связанных с рациональным выбором элементной базы при разработке радиоэлектронной и коммуникационной аппаратуры, квалифицированной эксплуатации микроэлектронной аппаратуры, а также приобретение навыков работы и знаний по работе с электронными приборами и микроэлектронными изделиями.

Дисциплина “Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника” базируется на соответствующих разделах курсов математики, физики, теории электрических цепей.

Программа

курса “Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника”

Введение

Классификация электронных, квантовых приборов и изделий микроэлектроники. Краткий исторический очерк развития электронной и микроэлектронной техники. Значение курса, как одного из базовых, для радиоэлектронных и коммуникационных специальностей.

Раздел 1. Полупроводниковые приборы

1 Электропроводность полупроводников.

Основные понятия зонной теории. Уровень Ферми для собственного и примесного полупроводников.

Концентрация подвижных носителей зарядов. Генерация, рекомбинация, время жизни носителей. Диффузионное и дрейфовое движения носителей, диффузионный и дрейфовый токи, уравнения диффузии и непрерывности.

2 Физические процессы в электронно-дырочных переходах и контактах.

Электронно-дырочный (p-n) переход в состоянии равновесия. Способы получения переходов. Энергетическая и потенциальная диаграммы, высота потенциального барьера, движение носителей, распределение зарядов и напряженности электрического поля в обедненном слое, ширина перехода.

Прямое и обратное включение p-n перехода. Инжекция и экстракция неосновных носителей, прямой и обратный токи.

Вольтамперная характеристика идеализированного электронно-дырочного перехода, влияние на нее температуры, концентрации примесей, генерации и рекомбинации носителей в области перехода. Вольтамперная характеристика реального электронно-дырочного перехода. Влияние сопротивлений областей при прямом включении. Пробой перехода. Тепловой, лавинный и туннельный пробои при обратном включении, влияние концентрации примесей.

Контакт металл-полупроводник при различных соотношениях работ выхода, контакт с барьером Шотки. Контакт полупроводников с различной шириной запрещенной зоны (гетеропереходы). Энергетические диаграммы контакта металл- полупроводник в состоянии равновесия. Вольтамперные характеристики переходов с барьером Шотки и гетеропереходов.

Статическое и дифференциальное сопротивления электронно-дырочного перехода. Барьерная и диффузионная емкости.

Принципы построения основных полупроводниковых приборов. Классификация полупроводниковых приборов по типу структуры. Приборы, основанные на различных объемных эффектах. Приборы с электронно-дырочными переходами.
Приборы, основанные на контактах металл-полупроводник и металл-диэлектрик- полупроводник.

3 Полупроводниковые диоды

Классификация. Выпрямительные и детекторные диоды: назначение, устройство, основные параметры, влияние температуры. Стабилитроны, вольтамперная характеристика, параметры, назначение. Варикапы, варакторы, параметрические диоды: назначение, основные параметры. Импульсные диоды: назначение, параметры. Диоды с барьером Шотки, параметры, сравнение с обычными диодами, применения. Туннельные диоды, особенности устройства, вольтамперная характеристика, параметры, применения. Диоды со структурой p- i-n типа, принцип работы, параметры, применение.