Тринадцатый билет

13. Идеализированная и реальная вольтамперная характеристика m-n и p-n диодов.

ВАХ p-n перехода и ВАХ контакта Шотки, описывается формулой Шокли.

Подчиняющуюся этой закономерности ВАХ называют идеализированной, или теоретической ВАХ:

ВАХ реальных p-n и m-n диодов сильно отклоняются от идеальной ВАХ в области больших обратных напряжений, когда возникает пробой (участок пробоя).

В области больших прямых токов отклонение обусловлено тем, что сопротивление заполненного носителями обеднённого слоя очень мало. При этом сопротивление перехода в целом определяется сопротивлением прилегающих к переходу областей, в первую очередь, сопротивлением базы rб .

У диодов Шотки отклонение реальной ВАХ от экспоненты при больших токах проявляется слабее, т.к. для них слабое легирование полупроводниковой области нехарактерно.

Значительное расхождение наблюдается также в допробойной части обратной ветви ВАХ. В реальности на обратный ток накладываются ещё несколько токов, растущих с увеличением Uобр .

Одной из составляющих обратного тока является ток утечки Iут , который обусловлен движением носителей не в самом контакте, а по его поверхности. Поверхность полупроводника взаимодействует с окружающей средой и, обладая свободными валентными связями, способна захватывать посторонние атомы.

Врезультате поверхность окажется сильнолегированной и будет обладать повышенной электропроводностью. Ток утечки растёт с увеличением Uобр и, складываясь с I0, создаёт наклон допробойной части ВАХ.

28.Основные задачи электроники. Интегральные схемы. Наноэлектроника.

ВИС все элементы и соединения между ними изготавливаются на общем кристалле полупроводника

инадежно защищены от внешних воздействий прочным герметичным корпусом. При такой технологии изготовления успешно решаются важнейшие задачи электроники. Основными из них являются обеспечение следующих свойств устройств:

1.​ Высокая надежность при практически неограниченном и непрерывно растущем количестве элементов;

2.​ Малые размеры и масса; 3.​ Низкая себестоимость; 4.​ Низкое энергопотребление.

Требования к надёжности привели в своё время к отказу от дискретных элементов. При большом количестве таких элементов надёжность оказывалась недопустимо низкой из-за большого количества соединений, использования ручного труда и связанными с этим ошибками, недостаточной защищённостью элементов и соединений.

Первоначально всё, что связано с применением ИС, называлось «микроэлектроника». В настоящее время утвердилось название «электроника», которое охватывает области микроэлектроники, традиционной радиоэлектроники и уже появившейся наноэлектроники (занимается исследованием приборов с нанометровыми размерами).

43.Ключ на комплементарных МДП транзисторах.

Впроцессе переключения транзисторных ключей заряжаются и разряжаются так называемые паразитные ёмкости. Как правило, именно этот переходной процесс ограничивает быстродействие. Паразитные ёмкости в МДП ИС это прежде всего, ёмкость между затвором и каналом.

Схема КМДП-ключа:

Нагрузкой такого ключа в КМДП ЦИС всегда является вход другого такого же ключа или несколько таких ключей. Так как затворы МДП транзисторов, т.е. входы ключей, изолированы от всего остального слоем диэлектрика, можно пренебречь активной составляющей сопротивления нагрузки и считать​ сопротивление нагрузки ключа чисто ёмкостным.

На рисунках представлены временные диаграммы КМДП-ключа при подаче на вход одиночного прямоугольного импульса.

Небольшой потребляемый ток, возникает только на короткое время изменения состояния, когда

открывается или закрывается транзистор и через его канал заряжается/разряжается суммарная ёмкость С. При этом С накопит энергию, такая же энергия превратится в тепло.

Средний расход энергии от источника питания на одно изменение состояния составит

Основная тенденция в развитии - это стремление к уменьшению суммарной ёмкости С, которое достигается уменьшением минимального топологического размера w.

58. Жидкостно-кристаллические экраны.

Основным типом информационных дисплеев являются жидкокристаллические дисплеи, ЖКД. В ЖКД используется особый тип веществ – жидкие кристаллы (ЖК). Оптические свойства ЖК зависят от силы

электрического поля.

Каждый элемент (пиксель) ЖКД имеет два прозрачных электрода, между которыми помещено ЖК вещество. С внутренней стороны имеется источник света, например, в виде светодиода с желаемой цветностью. Молекулы ЖК при этом ориентированы хаотично и свет не пропускают. При подаче напряжения молекулы под действием поля ориентируются вдоль силовых линий поля и пропускают свет.

В реальности пиксел ЖКД имеет более сложное устройство.

Молекулы ЖК в отсутствие поля имеют спиралевидную форму и поэтому изменяют плоскость поляризации проходящего через ЖК света.

В таком пикселе имеются два поляризационных фильтра – внутренний (горизонтальный, 1) и наружный (вертикальный, 2), т.е. отличающиеся поляризацией света на 90° . Входящий в пиксел свет поляризуется фильтром 1 горизонтально. Молекула ЖК в отсутствие поля обеспечивает поляризацию света на 90° . Поэтому свет приобретает вертикальную поляризацию и беспрепятственно проходит наружу через внешний поляризационный фильтр 2. Пиксель «светится».

Если на прозрачные электроды 3, 4 подано напряжение, молекулы ЖК «вытягиватся» и перестают изменять поляризацию света. Горизонтально поляризованный свет не проходит через внешний фильтр с вертикальной поляризацией, пиксел не светится.