Вопросы к экзамену по курсу “Физика полупроводниковых приборов”

(Группы А5-04, А5-05)

1. Происхождение зон в твердом теле. Электроны и дырки. Металлы, полупроводники и диэлектрики в зонной теории.

2. Зависимость ширины запрещенной зоны полупроводников от температуры и концентрации легирующих примесей.

3. Основы статистики носителей в твердом теле.

4. Распределение носителей по энергиям в твердом теле. Зависимость положения уровня Ферми от температуры и концентрации легирующих примесей.

5. Перенос носителей в кристаллических полупроводниках. Подвижность, ее зависимость от напряженности электрического поля, температуры и концентрации легирующих примесей.

6. Механизмы переноса носителей в кристаллических полупроводниках. Дрейфовый и диффузионный токи.

7. Уравнение непрерывности, фундаментальная система уравнений.

8. Генерация и рекомбинация носителей в объеме и на поверхности полупроводника. Время жизни носителей.

9. Межзонная генерация-рекомбинация. Время жизни носителей.

10. Рекомбинация Шокли-Рида-Холла.

11. Оже-рекомбинация, ударная генерация носителей.

12. Эффект Дембера, амбиполярная диффузия и дрейф.

13. Физические механизмы возникновения шумов в электронных приборах. Тепловой и дробовой шумы; шум 1/f.

1. Переходы в электронике: классификация переходов, их основные характеристики и параметры.

2. p-n переходы: основы технологии изготовления p-n переходов.

3. Контакты металл-полупроводник (МП): особенности контактов МП по сравнению с p-n переходами, зонные диаграммы границы полупроводника с вакуумом и металлом, высота барьера и контактная разность потенциалов.

4. Контакты металл-полупроводник (МП): модели термоэлектронной, термополевой эмиссии и диффузионная модель для описания ВАХ. Омические контакты.

5. Резкий p-n переход: контактная разность потенциалов, концентрации неосновных носителей, ширина p-n перехода.

6. Резкий p-n переход: основные предположения диффузионной модели, вольтамперная характеристика (ВАХ) идеального резкого p-n перехода.

7. Резкий p-n переход: распределение напряженности электрического поля и потенциала вдоль p-n перехода.

8. Резкий p-n переход: выражение для теплового тока и его температурная зависимость.

9. Пробой p-n перехода: физические механизмы теплового, туннельного и лавинного видов пробоя.

10. Пробой p-n перехода: определение и основные параметры пробоя, использование пробоя и борьба с ним.

11. Динамические характеристики p-n перехода: малосигнальная эквивалентная схема.

12. Динамические характеристики p-n перехода: барьерная и диффузионная емкости резкого p-n перехода, метод вольт-фарадных характеристик.

13. Переходные процессы в p-n переходе при большом сигнале: временные диаграммы и анализ физических процессов при переключении p-n перехода, постановка задачи для нахождения времени переключения.

14. Реальный p-n переход: недостатки диффузионной модели идеального p-n перехода; компоненты тока и ВАХ реального перехода, учет процессов генерации и рекомбинации

15. Реальный p-n переход: влияние высокого уровня инжекции на ВАХ.

16. Диоды: их классификация по области применения, быстродействию, рабочему участку ВАХ.

17. Диоды: выпрямительные, импульсные и туннельные, стабилитроны, варикапы; основные параметры, свойственные каждому типу диода.

18. Туннельный диод (ТД): вероятность туннелирования через прямоугольный барьер, анализ малосигнальной эквивалентной схемы и частотные характеристики ТД.

19. Туннельный диод (ТД): принципы расчета туннельного тока, компоненты тока и ВАХ реального ТД.

3.1. Униполярные транзисторы: зависимость тока стока от сечения канала (напряжений затвор-исток и сток-исток).

3.2. Униполярные транзисторы: проходная и выходная ВАХ при включении транзистора по схеме с общим истоком.

3.3. Униполярные транзисторы: эквивалентные схемы при большом сигнале и в активной области.

3.4. Униполярные транзисторы: малосигнальные эквивалентные схемы в области высоких частот (малых времен), технологические способы увеличения быстродействия

3.5. Униполярные транзисторы: разновидности транзисторов, особенности их проходных и выходных ВАХ.

3.6. Емкости МДП-структур и униполярных транзисторов.

3.7. МДП-транзисторы: вторичные эффекты (влияние последовательных сопротивлений истока и стока, эффект защелкивания, особенности транзисторов с коротким каналом, влияние подложки).

3.8. Разновидности МДП-транзисторов.

3.9. Биполярные транзисторы: составляющие токов через p-n переходы в областях насыщения, отсечки и инверсной активной области.

3.10. Биполярные транзисторы: определение областей работы на ВАХ и на плоскости U_ЭБ(U_КБ).

3.11. Биполярные транзисторы: особенности работы в нормальной активной области.

3.12. Биполярные транзисторы: зависимость параметров от режима и температуры, пробой и предельные режимы работы.

3.13. Биполярные транзисторы: нелинейные модели Агаханяна и Эберса-Молла.

3.14. Биполярные транзисторы: эффект Эрли, малосигнальные эквивалентные схемы в областях средних и высоких частот.

3.15. Разновидности биполярных транзисторов.

3.16. Шумы в полупроводниковых приборах. Сравнение по шумам биполярного и униполярного транзисторов.

Вопросы, не вошедшие в предыдущий список, но прочитанные на лекциях, будут задаваться на экзамене как дополнительные.