- •В. А. Гуртов Твердотельная электроника
- •Глава 1. Необходимые сведения из физики твердого тела и физики полупроводников 7
- •Глава 1. Необходимые сведения из физики твердого тела и физики полупроводников
- •1.1. Зонная структура полупроводников
- •1.2. Терминология и основные понятия
- •1.3. Статистика электронов и дырок в полупроводниках
- •1.3.1. Распределение квантовых состояний в зонах
- •1.3.2. Концентрация носителей заряда и положение уровня Ферми
- •1.4. Концентрация электронов и дырок в собственном полупроводнике
- •1.5. Концентрация электронов и дырок в примесном полупроводнике
- •1.6. Определение положения уровня Ферми
- •1.7. Проводимость полупроводников
- •1.8. Токи в полупроводниках
- •1.9. Неравновесные носители
- •1.10. Уравнение непрерывности
- •Глава 2. Барьеры Шоттки,p-nпереходы и гетеропереходы
- •2.1. Ток термоэлектронной эмиссии
- •2.2. Термодинамическая работа выхода в полупроводникахp‑иn‑типов
- •2.3. Эффект поля, зонная диаграмма при эффекте поля
- •2.4. Концентрация электронов и дырок в области пространственного заряда
- •2.5. Дебаевская длина экранирования
- •2.6. Контакт металл – полупроводник. Барьер Шоттки
- •2.7. Зонная диаграмма барьера Шоттки при внешнем напряжении
- •2.8. Распределение электрического поля и потенциала в барьере Шоттки
- •2.9. Вольт‑амперная характеристика барьера Шоттки
- •2.10. Образование и зонная диаграммар-nперехода
- •2.10.1. Распределение свободных носителей вp‑nпереходе
- •2.10.3. Поле и потенциал вp‑nпереходе
- •2.11. Компоненты тока и квазиуровни Ферми вр‑nпереходе
- •2.12. Вольт‑амперная характеристикар‑nперехода
- •2.14. Гетеропереходы
- •Глава 3. Физика поверхности и мдп-структуры
- •3.1. Область пространственного заряда (опз) в равновесных условиях
- •3.1.1. Зонная диаграмма приповерхностной области полупроводника в равновесных условиях
- •3.2. Заряд в области пространственного заряда
- •3.2.1. Уравнение Пуассона для опз
- •3.2.2. Выражение для заряда в опз
- •3.2.3. Избыток свободных носителей заряда
- •3.2.4. Среднее расстояние локализации свободных носителей от поверхности полупроводника
- •3.2.5. Форма потенциального барьера на поверхности полупроводника
- •2. Обеднение и слабая инверсия в примесном полупроводнике
- •3. Область обогащения и очень сильной инверсии в примесном полупроводнике
- •3.3. Емкость области пространственного заряда
- •3.4. Влияние вырождения на характеристики опз полупроводника
- •3.5. Поверхностные состояния
- •3.5.1. Основные определения
- •3.5.2. Природа поверхностных состояний
- •3.5.3. Статистика заполнения пс
- •3.6. Вольт‑фарадные характеристики структур мдп
- •3.6.1. Устройство мдп‑структур и их энергетическая диаграмма
- •3.6.2. Уравнение электронейтральности
- •3.6.3. Емкость мдп‑структур
- •3.6.4. Экспериментальные методы измерения вольт‑фарадных характеристик
- •КвазистатическийC‑Vметод
- •Метод высокочастотныхC‑Vхарактеристик
- •3.6.5. Определение параметров мдп‑структур на основе анализаC‑V характеристик
- •3.6.6. Определение плотности поверхностных состояний на границе раздела полупроводник – диэлектрик
- •3.7. Флуктуации поверхностного потенциала в мдп‑структурах
- •3.7.1. Виды флуктуаций поверхностного потенциала
- •3.7.2. Конденсаторная модель Гоетцбергера для флуктуаций поверхностного потенциала
- •3.7.3. Среднеквадратичная флуктуация потенциала, обусловленная системой случайных точечных зарядов
- •3.7.4. Потенциал, создаваемый зарядом, находящимся на границе двух сред с экранировкой
- •3.7.5. Потенциальный рельеф в мдп‑структуре при дискретности элементарного заряда
- •3.7.6. Функция распределения потенциала при статистических флуктуациях
- •3.7.7. Зависимость величины среднеквадратичной флуктуации от параметров мдп-структуры
- •3.7.8. Пространственный масштаб статистических флуктуаций
- •3.7.9. Сравнительный анализ зависимости среднеквадратичной флуктуацииσψи потенциала оптимальной флуктуации
- •Глава 4. Полупроводниковые диоды Введение
- •4.1. Характеристики идеального диода на основеp‑nперехода
- •4.1.1. Выпрямление в диоде
- •4.1.2. Характеристическое сопротивление
- •4.1.4. Эквивалентная схема диода
- •4.2. Варикапы
- •4.3. Влияние генерации, рекомбинации и объемного сопротивления базы на характеристики реальных диодов
- •4.3.1. Влияние генерации неравновесных носителей в опЗp-nперехода на обратный ток диода
- •4.3.2. Влияние рекомбинации неравновесных носителей в опЗp‑n перехода на прямой ток диода
- •4.3.3. Влияние объемного сопротивления базы диода на прямые характеристики
- •4.3.4. Влияние температуры на характеристики диодов
- •4.4. Стабилитроны
- •4.5. Туннельный и обращенный диоды
- •4.6. Переходные процессы в полупроводниковых диодах
- •Глава 5. Биполярные транзисторы
- •5.1. Общие сведения. История вопроса
- •5.2. Основные физические процессы в биполярных транзисторах
- •5.2.1. Биполярный транзистор в схеме с общей базой. Зонная диаграмма и токи
- •5.3. Формулы Молла – Эберса
- •5.4. Вольт‑амперные характеристики биполярного транзистора в активном режиме
- •5.5. Дифференциальные параметры биполярных транзисторов в схеме с общей базой
- •5.6. Коэффициент инжекции
- •5.7. Коэффициент переноса. Фундаментальное уравнение теории транзисторов
- •5.8. Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода
- •5.9. Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода
- •5.10. Коэффициент обратной связи
- •5.11. Объемное сопротивление базы
- •5.12. Тепловой ток коллектора
- •5.13. Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером
- •5.14. Эквивалентная схема биполярного транзистора
- •5.15. Составные транзисторы. Схема Дарлингтона
- •5.16. Дрейфовые транзисторы
- •5.17. Параметры транзистора как четырехполюсника.
- •5.18. Частотные и импульсные свойства транзисторов
- •Глава 6. Полевые транзисторы
- •6.1. Характеристики моп пт в области плавного канала
- •6.2. Характеристики моп пт в области отсечки
- •6.3. Эффект смещения подложки
- •6.4. Малосигнальные параметры
- •6.5. Эквивалентная схема и быстродействие мдп‑транзистора
- •6.6. Методы определения параметров моп пт из характеристик
- •6.7. Подпороговые характеристики мдп‑транзистора
- •6.8. Учет диффузионного тока в канале
- •6.9. Неравновесное уравнение Пуассона
- •6.10. Уравнение электронейтральности в неравновесных условиях
- •6.11. Вольт-амперная характеристика мдп‑транзистора в области сильной и слабой инверсии
- •6.12. Мдп‑транзистор как элемент памяти
- •6.13. Мноп‑транзистор
- •6.14. Моп пт с плавающим затвором
- •6.15. Приборы с зарядовой связью
- •6.16. Полевой транзистор с затвором в видер‑nперехода
- •6.17. Микроминиатюризация мдп‑приборов
- •6.18. Физические явления, ограничивающие микроминиатюризацию
- •6.19. Размерные эффекты в мдп‑транзисторах
- •Глава 7. Тиристоры
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Вольт‑амперная характеристика тиристора
- •7.3. Феноменологическое описание вах динистора
- •7.4. Зонная диаграмма и токи диодного тиристора в открытом состоянии
- •7.5. Зависимость коэффициента передачиαот тока эмиттера
- •7.6. Зависимость коэффициентаМот напряженияVg. Умножение в коллекторном переходе
- •7.7. Тринистор
- •7.8. Феноменологическое описание вах тринистора
- •Глава 8. Диоды Ганна
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Требования к зонной структуре полупроводников
- •8.3. Статическая вах арсенида галлия
- •8.4. Зарядовые неустойчивости в приборах с отрицательным дифференциальным сопротивлением
- •8.5. Генерация свч‑колебаний в диодах Ганна
- •Глава 9. Классификация и обозначения полупроводниковых приборов
- •9.1. Условные обозначения и классификация отечественных полупроводниковых приборов
- •9.2. Условные обозначения и классификация зарубежных полупроводниковых приборов
- •9.3. Графические обозначения и стандарты
- •9.4. Условные обозначения электрических параметров и сравнительные справочные данные полупроводниковых приборов
- •Основные обозначения
- •Обозначения приборных параметров
- •Приложение
- •1. Физические параметры важнейших полупроводников
- •2. Работа выхода из металлов (эВ)
- •3. Свойства диэлектриков
- •Список рекомендованной литературы
- •185640, Петрозаводск, пр. Ленина, 33
Обозначения приборных параметров
Ниже приводятся обозначения основных параметров полупроводниковых приборов в соответствии с действующими стандартами, а также наиболее часто используемые в международной документации и других изданиях.
Для обозначения амплитудных значений добавляют индекс m. Например:Iem– амплитудный ток эмиттера.
Для обозначения максимально (минимально) допустимых значений добавляют индексы max,min.
Диод выпрямительный
C– емкость диода
CБ– барьерная емкость
CD– диффузионная емкость
CпCd– емкость перехода диода
CдCtot– общая емкость диода
IэкрIутID– ток утечки
IпрIF– постоянный прямой ток
IобрIR– постоянный обратный ток
If– прямой ток
Ifsm– прямой ток перегрузки
Ir- постоянный обратный ток
К– коэффициент выпрямления
PмаксPmax– максимально допустимая мощность
rдифRdr– дифференциальное сопротивление
rD– дифференциальное характеристическое сопротивление диода
RD– дифференциальное сопротивление диода по постоянному току
UпрUF– постоянное прямое напряжение
UобрUR– постоянное обратное напряжение
Ur– обратное напряжение
Uf– постоянное прямое напряжение
UоткрUостUT– остаточное напряжение
Диод импульсный
If– прямой ток
Ifm– импульсный прямой ток
Pи.максPимп.максPM макс– максимально допустимая импульсная мощность
Trr– время обратного восстановления
Ur– обратное напряжение
Uf– прямое напряжение
Варикап
Ctot– общая емкость
Кс– коэффициент перекрытия по емкости
Q– добротность варикапа
Ur– обратное напряжение
Тиристор
Uвкл– напряжение включения
Uперекл– напряжение переключения
α– суммарный коэффициент передачи тока первого и второго транзисторов
Тринистор
Iупр– управляющий ток базы
Стабилитрон
IстIZ– ток стабилизации
Р– рассеиваемая мощность
Rдиф– дифференциальное сопротивление
rстrZ– дифференциальное сопротивление стабилитрона
UстабUстUzUZ– напряжение стабилизации
Туннельный диод
Eпр– напряженность электрического поля пробоя
Диод Ганна
Eпор– пороговая напряженность электрического поля
P– генерируемая мощность
W– длина образца
Транзистор
P– мощность, рассеиваемая в приборе
PвыхPout– выходная мощность
UвхUin,UBE– входное напряжение
Биполярный транзистор
EкEC– напряжение источника питания коллекторной цепи
h11– входное сопротивление при коротком замыкании на выходе
h22– выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи
h12– коэффициент обратной связи при холостом ходе во входной цепи
h21– коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе
IКIкIC– ток коллектора
IБIбIB– ток базы
IЭIэIE– ток эмиттера
IКБ0Iк0ICB0– обратный ток коллектора
IЭБ0Iэ0IEB0– обратный ток эмиттера
–ширина обедненной области биполярного транзистора
RбRB– сопротивление в цепи базы
rб– объемное сопротивление базы
rбrbb– сопротивление базы
rэ– сопротивление эмиттерного перехода
rк– сопротивление коллекторного перехода
UкбUCB– напряжение между коллектором и базой
UкэUCE– напряжение между коллектором и эмиттером
UэбUEB– напряжение между эмиттером и базой
W– ширина базы биполярного транзистора
y11,y22– входная и выходная проводимости
y12,y21– проводимости обратной и прямой передач
z11,z22– входное и выходное сопротивления
z12,z21– сопротивления обратной и прямой передач
α– коэффициент передачи тока эмиттера
β– коэффициент усиления
μэк– коэффициент обратной связи эмиттер-коллектор
γ– коэффициент инжекции, или эффективность эмиттера
χ- коэффициент переноса
η– коэффициент неоднородности базы
Полевой транзистор
Сox– удельная емкость подзатворного диэлектрика
Iс ID– ток стока
IзIG– ток затвора
IDS– ток канала исток-сток
R0– омическое сопротивление
Ri– внутреннее сопротивление
S– крутизна характеристики
UзиUGS– напряжение затвор‑исток
UсиUDS– напряжение исток – сток
UзсUDG– напряжение сток – затвор
UЗИ порUпорUGS (th)VT– пороговое напряжение
UЗИ отсUотсUGS (off)– напряжение отсечки
Vox– падение напряжения на окисном слое
VТ- пороговое напряжение
VSS– напряжение, приложенное к подложке
– коэффициент усиления
Тепловые параметры
Rthja– общее тепловое сопротивление диода или транзистора
Rthjc– тепловое сопротивление переход – корпус транзистора
Rthca– тепловое сопротивление корпус – окружающая среда
КНИ Kf– коэффициент нелинейных искажений