Контрольные вопросы и задания

1.1. Дайте определение равновесных и неравновесных носителей.

1.2. Какие механизмы генерации носителей существуют в полупроводниках?

1.3. Чем отличается генерация неравновесных носителей?

1.4. Опишите механизмы рекомбинации неравновесных носителей.

1.5. Дайте определение времени жизни неравновесных носителей.

1.6. Определите время, за которое избыточная концентрация носителей уменьшается в 2 раза, если генерация отсутствует.

1.7. Дайте определение линейной и квадратичной рекомбинаций.

1.8. Каковы особенности поверхностной рекомбинации?

2.1. Что описывает уравнение непрерывности?

2.2. Приведите возможные варианты уравнения непрерывности.

2.3. Что такое диффузионный ток?

2.4. Каков смысл эффективного коэффициента диффузии?

2.5. От каких факторов зависит появление объемного заряда в полупроводнике?

3.1. Запишите закон поглощения света в твердом теле.

3.2. Дайте определение собственного поглощения света.

3.3. Определите частоту собственного поглощения в кремнии.

3.4. Дайте определение примесного поглощения

3.5. Рассчитайте длину волны примесного поглощения в кремнии, лигированном мышьяком.

3.6. Дайте определение красной границы фотоэффекта.

3.7. Какие переходы называют прямыми?

3.8. Дайте определение экситонного поглощения.

3.9. Приведите график дисперсной зависимости коэффициента поглощения.

3.10. Приведите график зависимости фототока от времени.

4.1. Каковы критерии сильного и слабого электрических полей?

4.2. Рассчитайте критическую напряженность поля для германия (Т=300К).

4.3. Опишите механизмы влияния сильного поля на подвижность носителей.

4.4. Как работает эффект Зеннера?

4.5. Как работает эффект Френкеля?

4.6. Опишите механизм ударной ионизации.

5.1. Когда возникает сублинейная ВАХ?

5.2. Когда возникает субнелинейная ВАХ?

5.4. Что такое максвеловское время?

5.6. В каких случаях появляются шнуры тока?

5.7. С чем связано образование доменов сильного поля?

6.1. Чем отличается данная диаграмма двухдолинного полупроводника?

6.2. Рассчитайте подвижность электронов во второй долине арсенида галлия.

6.3. Опишите механизм образования домена в диоде Ганна.

6.4. Как определить частоту диода Ганна?

6.5. Рассчитайте частоту диода Ганна, если его длина 100 мкм, , материалGaAs.

Глава 7 Контактные явления

Контактные явления играют исключительно важную роль в электронике вообще и в микроэлектронике в особенности: контакты металл-металл, металл-полупроводник, полупроводник-полупроводник, сверхпроводник-диэлектрик – практически все материалы участвуют в контактах электронных и микроэлектронных приборов и устройств.

Все электрические контакты принято относить к одной из трех групп: омической, нелинейной или инжектирующей. В зависимости от конкретной задачи, выполняемой контактом, к нему предъявляются различные требования.

Омический контакт должен обладать возможно малым сопротивлением, не вносить искажений в проходящий сигнал и не создавать в цепи электрических шумов. Его вольт-амперная характеристика (ВАХ) должна быть линейной.

Нелинейный контакт, напротив, должен иметь резко нелинейную характеристику, поскольку такие контакты осуществляют нелинейные преобразования сигналов (выпрямление, детектирование, генерирование и т.п.). В зависимости от выполняемой функции к нелинейным контактам предъявляются конкретные, часто противоречивые требования, касающиеся величины обратного тока, толщины p-n перехода, крутизны характеристики и т.д.

Инжектирующие контакты лежат в основе биполярных транзисторов и светодиодных лазеров. Они должны обладать способностью инжектировать не основные носители только в одном направлении. Для этого такой контакт должен быть резко ассиметричным, иметь большую диффузионную длину и малую базовую область, чтобы неосновные носители проходили ее, не успев рекомбинировать.

В настоящей главе будут рассмотрены процессы в контактах, используемых в объемных полупроводниковых приборах и интегральных схемах. Это контакты металл – металл, металл – полупроводник, полупроводник – полупроводник. Некоторые другие контакты рассмотрены в разделе 5.7 и главе 9.