- •Электронный вариант конспекта по дисциплине «Техническая электроника»
- •Электропроводность полупроводников.
- •Собственная электропроводность п/п.
- •Основы квантовой статистики
- •Примесные п/п.
- •Электронно-дырочный переход
- •Физические процессы в симметричном р-n – переходе
- •Условия равновесия
- •Изменение концентрации зарядов в р-n – переходе
- •Плотность диффузионного тока.
- •Плотность дрейфового тока. Дырочный ток.
- •Ширина запирающего слоя (зс)
- •Различные виды переходов Несимметричный переход
- •Контакт металл - п/п Контакт Ме – n-п/п
- •Контакт Ме – п/п p-типа
- •Пробой p-n-перехода.
- •Ёмкости p-n-перехода
- •Полупроводниковые диоды Устройство и классификация п/п диодов
- •Вах диода
- •Статические параметры диодов
- •Зависимость характеристики и параметров диодов от температуры
- •Выпрямительные диоды
- •Параметры вд
- •Параллельное соединение диодов
- •Последовательное включение диодов
- •Особенности германиевых и кремниевых вд
- •Импульсные диоды
- •Стабилитроны и стабисторы
- •Варикапы
- •Транзисторы
- •Биполярные транзисторы
- •Режимы работы.
- •Токи в транзисторе
- •Схемы включения биполярного транзистора
- •Транзистор как чп
- •Параметры бт в схеме с об
- •Параметры бт в схеме оэ
- •Параметры бт в схеме с ок
- •Режим большого сигнала
- •Особенности транзисторов на вч при малых сигналах
- •Эквивалентная схема транзистора
- •Полевые транзисторы
- •Транзисторы, управляемые с помощью p-nперехода или барьера Шоттки
- •Пт с изолированным затвором.
- •Принцип работы пт с индуцированным каналом.
- •Пт со встроенным каналом.
- •Приборы с отрицательным сопротивлением
- •Туннельный диод
- •Токи в тд
- •Тиристоры
- •Динисторы. Переход п2 обычно считается коллекторным переходом. Динисторы можно рассматривать как два включённых навстречу друг другу транзистора.
- •Iвыкл III
- •Тринисторы
- •Симисторы
- •Фотоэлектронные приборы
- •Фотоэлемент
- •Светодиоды
- •Диод Устройство и принцип действия
- •Статические параметры диода
- •Предельные параметры диода
- •Устройство и принцип действия триодов
- •Статические параметры триода
- •Тетроды
- •Пентоды
- •Электронно-лучевые приборы
- •Принципы управления электронным лучом
- •Осциллографические трубки с электростатической фокусировкой и отклонением
- •Приложение 1: «Телевизоры на жк-панелях»
- •Шумы электронных приборов общие положения
- •Шумы транзисторов
- •Надежность электронных приборов
- •Анализ процесса усиления электрических сигналов
- •Принципы усиления электрических сигналов
- •Точка покоя. Напряжение смещения
- •Работа уэ с нагрузкой. Динамические характеристики уравнение нагрузочного режима
- •Нагрузочные линии усилителя и их построение
- •Сквозная характеристика усилителя на биполярном транзисторе
- •Схемы подачи смещения на вход полевого транзистора
- •Режимы работы усилительных элементов
- •Резисторный каскад
- •Микроэлектронные приборы
- •Классификация интегральных микросхем
- •Методы изоляции элементов имс
- •Полупроводниковые интегральные микросхемы технология изготовления
- •Элементы имс на биполярных структурах
- •Технология создания имс на биполярных структурах
- •Элементы имс на мдп-структурах
- •Параметры пзс
- •Области применения пзс
- •Применение пзс в вычислительной технике
- •Использование пзс в устройствах связи
- •Глава 1. Исторический обзор развития микроэлектроники.
- •1.1. Основные направления развития электроники.
- •1.2. История развития микроэлектроники.
- •Глава 2. Общие сведения о полупроводниках
- •2.1. Полупроводники и их электрофизические свойства
- •2.2. Структура полупроводниковых кристаллов
- •2.3. Свободные носители зарядов в полупроводниках
- •2.4. Элементы зонной теории твердого тела.
- •Глава 3. Методы получения монокристаллов кремния
- •3.1. Метод Чохральского
- •3.2. Метод зонной плавки
- •Глава 4. Электронно-дырочный переход.
- •4.1. Образование p-n-перехода.
- •4.2. Вольтамперная характеристика p-n-перехода.
- •Глава 5. Биполярные и полевые транзисторы.
- •5.1. Структура биполярных транзисторов и принцип действия.
- •5.2. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом.
- •5.4. Методы получения транзисторов.
- •Глава 6. Интегральные схемы.
- •6.1. Общие понятия.
- •6.2. Элементы биполярных полупроводниковых ис.
- •6.3. Элементы ис на мдп-структуре.
- •Глава 7. Большие интегральные схемы.
- •7.1. Общие положения.
- •Глава 8. Технологический процесс изготовления ис.
- •Глава 9. Гибридные интегральные схемы.
- •Глава 10. Методы обеспечения качества и надежности в процессе серийного производства ппи.
- •10.1. Общие понятия.
- •10.2. Система получения и использования информации при проведении работ по повышению надежности ппи.
- •10.3. Требования по обеспечению и контролю качества ис в процессе производства.
Электронно-дырочный переход
Р-n– переходы образуются при контакте двух п/п с различной проводимостью.P-n– переходы могут создаваться либо сплавлением двух кристаллов одного и того же типа с различной проводимостью(диффузия), либо путём введения с поверхности акцепторных или донорных примесей (ионоипмлантация).
Данными способами осуществляется идеальный контакт двух п/п с различной проводимостью, но с одинаковой по величине запрещёнными зонами.
P-n– переходы бывают:
Симметричные(концентрация носителей вp- иn-областях одинакова);
Несимметричные(разная концентрация носителей в этих областях)
Могут быть р-n– переходы, у которых имеется градиент концентрации носителей.
Симметричные переходы могут быть:
Резкими (переходная область невелика);
Сплавными (переходная область значительно больше);
P-p+иn-n+(переход образован п/п одного типа, но с разными концентрациями примесей);
P-iиn-i– переходы (образованы примесным и собственным п/п);
P-i-n;
Переходы, образованные при контакте металла с п/п.
Физические процессы в симметричном р-n – переходе
Симметричность перехода обусловлена равенством концентраций основных и неосновных носителей в обоих п/п, создающих р-n– переход.
Nn=Pp- основные носители
Pn=Np- неосновные носители.
При соприкосновении п/п p– иn– типов градиенты концентрации электронов и дырок на границе будут отличны от 0.
dN/dX>0
dP/dX<0
Существование градиента плотности частиц будет вызывать диффузионный поток в сторону меньшей концентрации. Это движение не связано с взаимным отталкиванием одноименно заряженных частиц или взаимным притяжением электронов и дырок. Причиной движения частиц является только различная их концентрация по обе стороны от границы.
EК
Wpeφ0pnW,EpeφкnX
0xeφ0p
ЗП ЗПeφ0n WА WФ
WД WФ
ЗС ЗСN,P2L
WАWФ
Pp NP PN NN
ВЗ ВЗX
φ
eφк =eφ0p -eφ0nX
E
X
В результате ухода электронов в полупроводнике n-типа возникает область повышенной концентрации положительных неподвижных зарядов, поскольку вблизи границы остаются ионы. Это область, обеднённая электронами.
В полупроводнике p-типа в результате ухода дырок возникает область повышенной концентрации отрицательных зарядов, т.е. область, обеднённая дырками.
Двойной слой электрических зарядов по обе стороны границы разделения создаётся за счёт разности потенциалов Ки ЕК.
Таким образом, в приконтактной области р-n– перехода образуется слой, обедненный основными носителями и имеющий пониженную электропроводность. Он называется запирающим.
Вектор ЕК направлен так, что препятствует диффузионному движению основных носителей.
Поле ЕКускоряет неосновные носители. Под его влиянием дырки легко перемещаются изn-п/п вp-п/п, а электроны – в обратном направлении.
Движение неосновных носителей образует дрейфовый ток, направленный навстречу диффузионному току.
Возникновение и развитие поля ЕК, а вместе с ним и дрейфового тока будет происходить, пока не установится динамическое равновесие.
Условия равновесия
При равновесии поле ЕКдостигает такой величины, что уменьшившийся диффузионный ток оказывается полностью скомпенсированным встречным дрейфовым током.
В условиях динамического равновесия уровень Ферми системы п/п p- иn-типа должен быть единым. За границей запирающего слоя показаны неискажённые энергетические диаграммы. В пределах этой зоны произошло относительное смещение границ энергетических зон за счёт образованных ранее потенциалов на величинуke=e0P-0N.
Jd+jD=0
И диффузионный, и дрейфовый ток состоит из двух токов: обусловленным движением электронов и обусловленным движением дырок. Хотя движение электронов и дырок протекает в противоположных направлениях, токи, обусловленные этим перемещением, текут в одном направлении.
Направление суммарного дрейфового тока противоположно направлению суммарного диффузионного тока.
Условие равновесия: