1. Электропроводность полупроводников. Собственные полупроводники.

2. Примесные полупроводники; полупроводники n- и p-типа.

3. Токи в полупроводниках. Диффузионный и дрейфовый механизм движения зарядов.

4. Электрические переходы в полупроводниковых приборах и их классификация.

5. Электронно-дырочный (p-n) переход; потенциальный барьер и ширина p-n-перехода.

6. Физические процессы в p-n-переходе и его свойства при внешнем электрическом напряжении (прямое включение).

7. Физические процессы в p-n-переходе и его свойства при внешнем электрическом напряжении (обратное включение).

8. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода (прямая и обратная ветви).

9. Пробой p-n-перехода (электрический, тепловой).

10. Электрическая емкость p-n-перехода (барьерная, диффузионная).

11. Полупроводниковые диоды. Классификация. Устройство, принцип действия.

12. Вольт-амперная характеристика полупроводниковых диодов (прямая и обратная ветви).

13. Схема замещения и параметры полупроводниковых диодов.

14. Зависимость вольт-амперной характеристики и параметров полупроводниковых диодов от температуры.

15. Выпрямительные полупроводниковые диоды. Назначение, принцип действия, вольт-амперная характеристика и параметры.

16. Импульсные диоды. Назначение, принцип действия, характеристики и параметры.

17. Диоды Шоттки. Назначение, принцип действия, характеристики и параметры.

18. Полупроводниковые стабилитроны и стабисторы. Назначение, принцип действия, вольт-амперная характеристика и параметры.

19. Варикапы. Назначение варикапов, принцип действия, характеристика и параметры.

20. Туннельные и обращенные диоды. Назначение, принцип действия, характеристики и параметры.

21. Система обозначений полупроводниковых диодов.

22. Биполярные транзисторы. Классификация, устройство, принцип действия.

23. Основные соотношения для токов в биполярном транзисторе. Коэффициенты инжекции, переноса, передачи тока.

24. Режимы работы биполярного транзистора.

25. Схемы включения биполярного транзистора.

26. Статические вольт-амперные характеристики биполярного транзистора в схеме с общей базой.

27. Усилительные свойства и параметры биполярного транзистора в схеме с общей базой.

28. Статические вольт-амперные характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером.

29. Усилительные свойства и параметры биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером.

30. Математическая модель биполярного транзистора. Схема замещения Эберса-Молла.

31. Физическая Т-образная схема замещения биполярного транзистора для малых сигналов и ее параметры.

32. Формальная схема замещения биполярного транзистора в системе h-параметров. Параметры схемы замещения.

33. Зависимость параметров биполярного транзистора от режима работы, температуры и частоты.

34. Предельно-допустимые параметры биполярных транзисторов.

35. Полевые транзисторы. Особенности принципа действия и устройства. Классификация и преимущества полевых транзисторов.

36. Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом. Устройство, принцип действия, статические вольт-амперные характеристики и параметры.

37. Полевые транзисторы с изолированным затвором (с индуцированным каналом). Устройство, принцип действия, статические вольт-амперные характеристики и параметры.

38. Полевые транзисторы с изолированным затвором (с встроенным каналом). Устройство, принцип действия, статические вольт-амперные характеристики и параметры.

39. Схемы включения полевого транзистора.

40. Формальная схема замещения полевого транзистора в системе y-параметров. Параметры схемы замещения.

41. Физическая схема замещения полевого транзистора для малых сигналов и ее параметры.

42. Система обозначений транзисторов.

43. Тиристоры (динисторы, тринисторы). Назначение, устройство, принцип действия, вольт-амперная характеристика и параметры.

44. Общая характеристика микроэлектронных устройств и интегральных микросхем. Классификация интегральных микросхем.

45. Полупроводниковые и гибридные интегральные микросхемы.

46. Система обозначений интегральных микросхем.

47. Усилители электрических сигналов. Структурная схема. Параметры и характеристики усилителей.

48. Амплитудная характеристика усилителей.

49. Искажения в усилителях электрических сигналов.

50. Классификация усилителей электрических сигналов.

51. Многокаскадные усилители электрических сигналов.

52. Режимы работы активных элементов усилителей электрических сигналов.

53. Принцип и анализ работы усилительного каскада на биполярном транзисторе.

54. Способы задания рабочего режима (рабочей точки) активного элемента усилительного каскада и его стабилизация.

55. Принцип и анализ работы усилительного каскада на полевом транзисторе.

56. Обратные связи в усилителях. Структурная схема и коэффициент усиления усилителя с обратной связью. Виды обратной связи.

57. Типы обратной связи в усилителях (в зависимости от способа включения цепи обратной связи).

58. Влияние отрицательной обратной связи на параметры и характеристики усилителей.

59. Устойчивость усилителя с обратной связью. Критерий Найквиста. Способы обеспечения устойчивости. Корректирующие цепи.

60. Усилительные каскады на биполярных транзисторах с RC-связью.

61. Схема замещения одиночного усилительного каскада с RC-связью на биполярном транзисторе и анализ его работы в области низких, средних и высоких частот.

62. Амплитудно- и фазочастотные характеристики усилителя на биполярном транзисторе с RC-связью.

63. Импульсные и широкополосные усилители. Переходная характеристика однокаскадного усилителя с RC- связью. Передача фронта и вершины импульса. Коррекция усилителей с RC- связью.

64. Избирательные усилители. Виды избирательных усилителей (с частотно-зависимой нагрузкой, с частотно-зависимой обратной связью).

65. Усилители мощности и их классификация.

66. Усилители мощности с трансформаторной связью (одно- и двутактные).

67. Бестрансформаторные усилители мощности. Эмиттерный повторитель как усилитель мощности.

68. Двухтактные бестрансформаторные усилители мощности. Усилитель на комплементарных транзисторах.

69. Усилители постоянного тока; назначение и особенности. Дрейф нуля. Классификация усилителей постоянного тока.

70. Дифференциальный усилительный каскад. Коэффициенты усиления дифференциального и синфазного сигналов. Коэффициент ослабления синфазного сигнала.

71. Операционные усилители. Структурная схема. Классификация операционных усилителей по назначению.

72. Параметры и характеристики операционных усилителей.

73. Анализ устройств, содержащих операционный усилитель. Понятие об идеальном операционном усилителе.

74. Неинвертирующий усилитель на операционном усилителе.

75. Инвертирующий усилитель на операционном усилителе.

76. Инвертирующий сумматор на операционном усилителе.

77. Дифференциальный усилитель (усилитель разности) на операционном усилителе.

78. Дифференцирующий усилитель на операционном усилителе.

79. Интегрирующий усилитель на операционном усилителе.

80. Аналоговые компараторы напряжений. Назначение, структурная схема, параметры и характеристики компараторов.

81. Компараторы на операционных усилителях без обратной связи (одно- и двухвходовые, инвертирующие и неинвертирующие).

82. Компараторы на операционных усилителях с положительной обратной связью (триггер Шмитта).

83. Двухпороговые компараторы на операционных усилителях.

84. Генераторы электрических сигналов (общие сведения). Структурная схема автогенератора. Баланс амплитуд и баланс фаз.

85. Аналого-цифровые преобразователи. Назначение и классификация по принципу действия.

86. Цифро-аналовые преобразователи. Назначение и классификация по принципу действия.

87. Выпрямительные устройства. Однофазный однополупериодный выпрямитель.

88. Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель.

89. Однофазный двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора.

90. Стабилизаторы постоянного напряжения. Назначение и классификация. Параметрический стабилизатор на стабилитроне.

Вопрос 1

1.1. Электропроводимость полупроводников

Электропроводность – это свойство веществ проводить электрический ток. Электрический ток – есть направленное движение свободных носителей заряда. Электропроводность веществ количественно характеризуется удельным электрическим сопротивлением  (Ом^.см), или определяется концентрацией n (см^-3) свободных носителей заряда в веществе, т.е. числом электронов в единице обьема (эл/см³)

В зависимости от способности проводить электрический ток, все вещества делятся на три группы: проводники (металлы), полупроводники и диэлектрики.

Рис. 2.1

К полупроводникам принято относить материалы, у которых удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре составляет 10³ - 10⁹ Ом^.см. Важнейшим признаком полупроводников является сильная зависимость их электрического сопротивления от температуры, степени освещенности, уровня облучения ионизирующим излучением, количества примесей и т.д.

В настоящее время для изготовления полупроводниковых приборов в основном используются следующие полупроводники:

четырехвалентные - германий (Ge), кремний (Si) и арсенид галлия (AsGa);

трехвалентные - алюминий (Al), индий (Jn), бор (В);

пятивалентные – фосфор (P), сурьма (Sb), мышьяк (As).

Валентность вещества, определяет число электронов на внешней оболочке атома.

Все полупроводники можно разбить на две группы:

чистые, собственные, беспримесные или полупроводники i-типа – это полупроводники, состоящие из атомов одного сорта;

примесные или легированные – в них часть атомов собственного полупроводника заменяется на атомы другого сорта (полупроводника). Процесс введения примесей в полупроводник называется легированным. А, потому, примесные полупроводники называются легированными.

1.1.2. Собственные полупроводники

Атомы собственного полупроводника располагаются в пространстве в строго определённом порядке, образуя кристаллическую решётку. Она возникает за счёт обобществления валентных электронов соседними атомами (такая связь называется ковалентной). Плоская модель кристаллической решётки собственного четырехвалентного полупроводника приведена на рис.2.1.

В собственных полупроводниках при Т=0⁰K свободных носителей заряда нет. Все электроны участвуют в образовании ковалентной связи, и полупроводник является диэлектриком. С повышением температуры электроны приобретают дополнительную энергию, и некоторые из них покидают ковалентные связи, становясь свободными. Незаполненная ковалентная связь заполняется одним из валентных электронов соседнего атома. На месте этого электрона образуется новая незаполненная связь, и далее процесс повторяется. Свободная ковалентная связь называется вакансией, её можно рассматривать, как свободный положительный носитель заряда, который называют дыркой. Процесс образования свободного электрона и дырки называется генерацией свободной электронно-дырочной пары. Свободные электроны, двигаясь по объёму полупроводника, теряют часть своей энергии и могут занимать место дырки. Этот процесс взаимного исчезновения электрона и дырки называется рекомбинацией. В результате рекомбинации электрон и дырка перестают существовать. В чистом беспримесном полупроводнике (их называют полупроводниками i – типа) всегда выполняется условие

, ,

где: n_i и p_i – соответственно концентрация электронов и дырок в полупроводнике; А - постоянный коэффициент; Т - температура по шкале Кельвина; - ширина запрещённой зоны (это энергия, которую должен приобрести электрон, чтобы разорвать ковалентную связь и стать свододным, она зависит от материала полупроводника). Она составляет 0,803 эВ для Ge, для Si - 1,12эВ, а для GaAs - 1,43эВ; k – постоянная Больцмана.

Чистые полупроводники при создании полупроводниковых приборов практически не используются, так как их свойства зависят только от температуры и других внешних факторов.