- •Физические основы электроники Электрофизические методы исследования полупроводников и полупроводниковых приборов
- •Введение в настоящем пособии излагаются основные темы дисциплин, связанных с основами работы полупроводниковых приборов.
- •Требования к подготовке, выполнению и защите работ
- •Тема 1. Приборы, используемые для проведения исследований полупроводниковых приборов
- •1.1. Автоматические мосты переменного тока
- •1.2. Осциллографы
- •1.3. Генераторы
- •Тема 2. Проводимость полупроводников и металлов лабораторная работа № 2.1
- •2.1. Терморезисторы: термисторы и позисторы
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 2.2
- •2.2. Общие сведения
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Подготовка к работе
- •2. Исследование вольтамперной характеристики варистора
- •7. Исследование зависимости сопротивления от температуры
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 2.3
- •2.3. Определение типа носителей в полупроводниках
- •2.3.1. Метод термозонда
- •2.3.2. Метод Холла
- •2.3.3. Определение концентрации и подвижности носителей
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Определение типа носителей с помощью метода термозонда
- •1.1. Подготовка к работе
- •1.2. Определение типа носителей разных кристаллов
- •2. Исследования по методу Холла
- •2.1. Определение типа основных носителей в датчике Холла
- •2.3. Исследование вольтамперной характеристики датчика
- •2.4. Определение микропараметров кристалла датчика Холла
- •2.6. Определение зависимости эдс Холла от величины тока
- •2.9. Определение зависимости эдс Холла величины индукции в
- •Отчетные материалы
- •Тема 3. Полупродниковые диоды Лабораторная работа №3.1 ″Исследование полупроводниковых диодов″
- •3.1. Характеристики полупроводниковых диодов
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Начальные установки
- •2. Исследование вольтамперной характеристики диода при t0
- •2.1. Исследование прямой ветви вах диода д2
- •2.2. Исследование обратной ветви вах диода д2
- •3*. Исследование вах диодов различных типов
- •4. Исследование зависимости обратного тока диода от температуры
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 3.2
- •3.2. Полупроводниковые стабилитроны и стабисторы
- •3.3. Описание стенда
- •Измерения и обработка результатов
- •2. Исследование вольтамперной характеристики стабилитрона при комнатной температуре
- •5. Исследование влияния температуры на напряжение Uст
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа №3.3
- •3.4. Характеристики светодиодов
- •3.4.1. Управляемые источника света. Светодиоды
- •3.4.2. Строение светодиодов
- •3.4.3. Общие сведения об обозначении светодиодов
- •3.4.4. Особенности лабораторной установки
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 3.4
- •3.5. Общие сведения о фотоприемниках
- •3.5.2. Параметры и характеристики фоторезистора
- •3.5.3. Особенности работы фотодиодов
- •3.5.4. Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •3. Исследование параметров электрического сигнала от генератора
- •6. Определение параметров импульса эдс от облучаемого фотодиода
- •10. Определение параметров импульса в цепи фоторезистора
- •11. Оценка параметров сигнала от резистора Rизм
- •16*. Исследование величины светового потока от светодиода
- •Отчетные материалы
- •Тема 4. Биполярные транзисторы Лабораторная работа №4.1
- •4.1. Характеристики биполярных транзисторов
- •4.1.1. Схемы включения биполярных транзисторов
- •4.1.2. Схема с общей базой
- •4.1.3. Схема с общим эмиттером
- •4.1.4. Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Исследование схемы с общей базой
- •1.2. Исследование входных характеристик транзистора в схеме об
- •1.6. Исследование выходных характеристик транзистора в схеме об
- •1.12*. Исследование характеристики обратной связи в схеме об
- •1.14. Исследование характеристик передачи тока в схеме об
- •2. Исследование схемы с общим эмиттером
- •2.2. Исследование входных характеристик транзистора в схеме оэ
- •2.6. Исследование выходных характеристик транзистора в схеме оэ
- •2.11*. Исследование характеристики обратной связи в схеме оэ
- •2.13. Исследование характеристики передачи тока в схеме оэ
- •Отчетные материалы
- •Тема 5. Полевые транзисторы Лабораторная работа № 5.1
- •5.1. Характеристики полевого транзистора
- •5.1.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом
- •5.1.2. Полевой транзистор с изолированным затвором
- •5.1.3. Особенности схемы измерения
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •2. Исследование стоковой (выходной) характеристики
- •Отчетные материалы
- •Тема 6. Элементы технологии производства имс Лабораторная работа № 6.1
- •6.1. Элементы технологии изготовления имс
- •6.1.1. Классификация имс
- •6.1.2. Понятие о технологическом цикле производства имс
- •6.1.3. Производство планарного биполярного транзистора
- •6.1.4. Производство планарного полевого транзистора
- •6.1.5. Структура транзисторов статических микросхем памяти
- •6.1.6. Общие сведения о топологии микросхем памяти
- •6.1.7. Описание установки и процедуры испытаний
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Исследование элементов технологии гибридных имс
- •1.4. Исследование сопротивления резисторов на бгис
- •2. Исследование элементов технологии твердотельных имс
- •2.4. Градуировка окуляров с помощью дифракционной решетки
- •3. Исследование твердотельных микросхем на установке "мим"
- •4. Анализ топологии и параметров микросхемы памяти
- •Отчетные материалы
- •Задачи по темам Аналоговая и Цифровая Электроника
- •П2. Диоды и тиристоры
- •П3. Источники вторичного напряжения
- •П4. Транзисторы
- •П5. Аналоговые устройства
- •П6. Операционные усилители и схемы на их основе
- •П7. Преобразовательные устройства и генераторы
- •П8. Стабилизаторы
- •П9. Логические микросхемы
- •П10. Логические схемы
- •П11. Схемы на лэ
- •П12. Триггеры
- •П13. Регистры и счетчики
- •П14. Преобразователи кодов
- •П15. Мультиплексоры, демультиплексоры, сумматоры
- •П16. Цифро-аналоговые преобразователи
- •П17. Микросхемы (технология и устройство)
- •Рекомендуемая литература Основная литература
- •Дополнительная
Подготовка к работе
Лабораторная работа относится к темам: ″Биполярные транзисторы″, ″Полевые транзисторы″, ″Технология производства микросхем″. Предварительно необходимо выполнить задания контрольной работы (РГЗ).
В "заготовке" к работе следует зарисовать таблицы и объяснить:
– основные элементы технологии изготовления гибридных микросхем на ситалловой подложке;
– элементы технологии изготовления планарного биполярного транзистора;
– элементы технологии изготовления планарного полевого транзистора;
– элементы технологии изготовления планарного транзистора с плавающим затвором;
– строение матрицы микросхемы К573РФ5 (рис. 6.6 - 6.7); запишите количество транзисторов в матрице;
– принципы записи информации в микросхемы памяти.
Измерения и обработка результатов
1. Исследование элементов технологии гибридных имс
1.1. Изучите строение микроскопа МИР. Научитесь пользоваться нониусной шкалой, оценить цену ее деления.
1.2. Исследование структуры БГИС проводится с помощью микроскопа МИР. По указанию преподавателя выберите необходимую заготовку ГИС с нанесенными на ней алюминиевыми проводниками схемы, сформированную на ситалловой подложке.
1.3. По указанию преподавателя выберите проводник в форме меандра. Зарисуйте форму проводника, контактные площадки, аналогично представленным на рис. 6.9. С помощью нониусной шкалы микроскопа МИР, определите размеры и параметры резистора в форме меандра (табл. 6.1).
1.4. Исследование сопротивления резисторов на бгис
Испытаниям подвергается стандартная микросхема БГИС (со вскрытой крышкой корпуса), сформированная на ситалловой подложке.
По указанию преподавателя выберите линейный резистор на микросхеме. Наблюдая в микроскоп, уточните, с каким выводами (контактами) связан этот резистор с помощью золотых проводников. Зарисуйте форму и определите размеры выбранного резистора (табл. 6.1).
Таблица 6.1
Параметры тонкопленочного резистора
Параметр |
Данные |
Параметр |
Данные |
Рисунок |
Резистор в форме меандра |
||||
Материал подложки |
? |
lср, м |
? |
? |
Материал пленки резистора |
? |
b, м |
? |
|
Линейный резистор |
||||
Материал подложки |
? |
lср, м |
? |
? |
Материал пленки резистора |
? |
b, м |
? |
|
R, МОм |
? |
, Ом |
? |
|
Для определения величины сопротивления R выбранного резистора, используйте мультиметр в соответствующем режиме измерения (). Аккуратно касаясь электрическими щупами выводов ИМС, электрически связанных с контактными площадками ИС, оцените величину сопротивления R выбранного планарного проводника с помощью тестера (3 – 5 измерений) (табл. 6.1). Следует учитывать возможное влияние полярности при измерениях, так как резистор связан с отдельными контактами выводов через p-n-переходы навесных микродиодов или микротранзисторов (рис. 6.9).
Рассчитайте величину удельного поверхностного сопротивления проводящего алюминиевого покрытия (табл. 6.9).