- •210202 – Проектирование и технология электронно-вычислительных средств,
- •140609 – Электрооборудование летательных аппаратов,
- •140610 – Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений
- •Рецензенты:
- •Предисловие
- •1. Основные сведения о физических явлениях и процессах в полупроводниковых структурах
- •1.1. Основные понятия и уравнения твердотельной электроники
- •Температурный потенциал
- •Закон действующих масс
- •1.2. Электронно-дырочный переход
- •1.2.2. Образование переходов методом диффузии.
- •1.3. Структура "металл-полупроводник"
- •1.4. Структура "металл-диэлектрик-полупроводник"
- •2. Состав индивидуального задания
- •Заключение
- •Библиографический список и требования к нему
- •4. Варианты индивидуальных заданий
- •4.1. Электронно-дырочный переход Варианты 1.1 – 1.12
- •Варианты 2.1 – 2.12
- •Варианты 3.1 – 3.5
- •Варианты 4.1 – 4.5
- •4.2. Структура металл-полупроводник Варианты 5.1 – 5.5
- •4.3. Структура металл-диэлектрик-полупроводник Варианты 6.1 – 6.5;
- •5. Некоторые Примеры расчетов электрофизических характеристик полупроводниковых структур
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Приложения п 1. Соотношения между некоторыми физическими единицами. Множители для образования дольных и кратных единиц
- •П 2. Некоторые физические постоянные
- •П 3. Основные параметры и свойства некоторых полупроводников и диэлектриков, применяемых в твердотельной электронике
- •П 4. Логарифмический масштаб
- •П 9. Темы рефератов
- •210202 – Проектирование и технология электронно-вычислительных средств,
- •140609 – Электрооборудование летательных аппаратов,
- •140610 – Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений
Варианты 3.1 – 3.5
Определить во сколько раз увеличивается обратный ток насыщения p-n-перехода, если температура увеличивается:
– от Т1′ до Т2′ для германиевого диода;
– от Т1″ до Т2″ для кремниевого диода.
Опишите физические процессы, происходящие в p-n-переходах:
– при лавинном пробое;
– при туннельном пробое.
Р-n-переход изготовлен из легированного германия с концентрацией акцепторной и донорной примесей соответственно NAi и NDi. Определите толщину обедненного слоя, если при обратном смещении величина максимального электрического поля в переходе равна Еmi.
Рассчитать и построить энергетическую диаграмму p–n-перехода в равновесном состоянии, а также при напряжении, соответствующем величине Еmi.
Численные значения исходных данных, необходимых для выполнения задания по вариантам 3.1 – 3.5, представлены в табл. 3.
Таблица 3
№ варианта |
Т1′ – Т2′, С |
Т1″ – Т2″, С |
NAi, м-3 |
NDi, м-3 |
Еmi, В/м |
3.1 |
0–20 |
0–35 |
91023 |
21023 |
1106 |
Окончание табл. 3
№ варианта |
Т1′ – Т2′, С |
Т1″ – Т2″, С |
NAi, м-3 |
NDi, м-3 |
Еmi, В/м |
3.1 |
0–20 |
0–35 |
91023 |
21023 |
1106 |
3.2 |
20–40 |
35–70 |
11023 |
51022 |
2106 |
3.3 |
40–60 |
70–105 |
21023 |
21022 |
4106 |
3.4 |
60–80 |
105–140 |
41023 |
81022 |
8106 |
3.5 |
80–100 |
140–175 |
51023 |
11023 |
1106 |
Задание к вопросу о методе формирования
полупроводниковой структуры
3.1. Методы герметизации интегральных микросхем в корпусах различного типа.
3.2. Бескорпусная герметизация интегральных микросхем.
3.3. Оптическая литография.
3.4. Электронно-лучевая литография.
3.5. Рентгеновская литография.
Варианты 4.1 – 4.5
Р-n–переход формируется путем диффузии бора из источника ограниченной мощности в кремний n-типа с удельным сопротивлением i, Омм. Концентрация бора на поверхности равна NА0, м-3. Известно, что на глубине xi, мкм от поверхности концентрация бора уменьшается в е раз. Площадь поперечного сечения p–n-перехода – Si, мм2, обратное смещение – Uобрi, B.
Определить:
– концентрацию основных nn и неосновных pn носителей заряда в подложке;
– градиент концентрации примесей в области локализации р–n-перехода a(x0) (напоминаем, что образование плавного р–n-перехода происходит на расстоянии x = x0 от поверхности подложки, при этом NA(x0) = ND);
– ширину p-n-перехода W и барьерную емкость p–n-перехода Cb при обратном смещении Uобрi (при этом величиной контактной разности потенциалов φ0 по сравнению с величиной Uобрi можно пренебречь);
– максимальную напряженность электрического поля в p–n-переходе Em;
– ток диода I при прямом напряжении Uпрi, B (в расчетах можно считать τp,n = 1 мкс);
– напряжение пробоя Uпр, предполагая, что его механизм носит лавинный характер.
Рассчитать и построить энергетическую диаграмму p-n–перехода при Uобрi. (При построении энергетических зон р-области необходимо дважды рассчитать величину объемного потенциала φобр: 1) непосредственно вблизи обедненной области, полагая NA ND; 2) вдали от обедненной области, полагая NA NA0. Таким образом, на чертеже энергетической диаграммы рассматриваемого p–n-перехода уровни Ec, Ev, и Ei будут иметь наклон относительно уровня ферми Efp.)
Численные значения исходных данных, необходимых для выполнения задания по вариантам 4.1 – 4.5, представлены в табл. 4.
Таблица 4
№ варианта |
i, Омсм |
NA0, м-3 |
xi, мкм |
Si, мм2 |
Uобрi, В |
Uпрi, В |
Еi, В/м |
4.1 |
1 |
51023 |
1,5 |
1,0 |
4 |
0,25 |
5107 |
4.2 |
4 |
11023 |
1,1 |
0,8 |
5 |
0,30 |
1107 |
4.3 |
20 |
51022 |
1,0 |
1,2 |
6 |
0,45 |
2107 |
Окончание табл. 4
№ варианта |
i, Омсм |
NA0, м-3 |
xi, мкм |
Si, мм2 |
Uобрi, В |
Uпрi, В |
Еi, В/м |
4.1 |
1 |
51023 |
1,5 |
1,0 |
4 |
0,25 |
5107 |
4.2 |
4 |
11023 |
1,1 |
0,8 |
5 |
0,30 |
1107 |
4.3 |
20 |
51022 |
1,0 |
1,2 |
6 |
0,45 |
2107 |
4.4 |
100 |
11022 |
1,7 |
0,6 |
7 |
0,15 |
8106 |
4.5 |
400 |
51021 |
0,8 |
1,4 |
8 |
0,90 |
7107 |
Задание к вопросу о методе формирования
полупроводниковой структуры
4.1. Методы контроля и испытаний интегральных микросхем.
4.2. Электронно-лучевая обработка (элионика) в технологии интегральных микросхем.
4.3. Лазерная обработка в технологии интегральных микросхем.
4.4. Прогнозирование надежности полупроводниковых приборов и их диагностика.
4.5. Виды и механизмы отказов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.