Физические основы электроники

Конспект лекций для студентов специальностей

«Сети связи и системы коммутации» и

«Многоканальные телекоммуникационные системы»

Екатеринбург 2006

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ТЕМА 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

.1 Строение твердых тел

.2 Энергетические уровни и зоны

.3 Собственная проводимость полупроводников

.4 Глубокие уровни

.5 Примесные полупроводники

.6 Оптические и электрические свойства полупроводников

.7 Жидкокристальные приборы для отображения информации

.8 Твист-эффект

Контрольные вопросы к теме 1

ТЕМА 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ТВЕРДЫХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ДИЭЛЕКТРИКАХ

.1 Поляризация, электропроводность, диэлектрические потери, проницаемость

.2 Электропроводность диэлектриков, диэлектрические потери, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, виды пробоя в диэлектриках

.3 Сегнетодиэлектрики

.4 Пьезоэлектрики

.5 Активные диэлектрики

.6 Электропроводность газообразных диэлектриков

.7 Электролюминесценция, катодолюминесценция

Контрольные вопросы к теме 2

ТЕМА 3. ФИЗИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ПРОВОДНИКАХ

.1 Классификация проводников

.2 Полукристаллические и аморфные металлы и сплавы

.3 Особенности металлов в тонкопленочном состоянии

.4 Сверхпроводящие проводники. Статический эффект Джозефсона. Применение сверхпроводимости

.5 Контактная разность потенциалов, термо-эдс, эффекты

Контрольные вопросы к теме 3

ТЕМА 4. ФИЗИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ

.1 Магнитная структура доменов в кристаллах. Процесс намагничивания. Магнитный гистерезис, магнитная анизотропия

.2 Зависимость параметров от температуры. Свойства магнитных материалов в СВЧ полях

Контрольные вопросы к теме 4

ТЕМА 5. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ

.1 Зонная модель полупроводников (ПП). Вырожденные и невырожденные ПП. Уровень Ферми в ПП. Зависимость уровня Ферми от температуры, степени концентрации примеси

.2 Понятие об электронно-дырочном переходе, типы переходов, токи в p-n-переходе

.3 Прямо смещенный p-n-переход

.4 Вольтамперные характеристики и p-n модель

.5 Эффект поля

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Значительные изменения во многих областях науки и техники обусловлены развитием электроники. Тенденция развития такова, что доля электронных информационных устройств и устройств автоматики непрерывно увеличивается, благодаря развитию интегральной технологии, внедрение которой позволило наладить массовый выпуск высококачественных, дешевых, не требующих специальной настройки и наладки микроэлектронных функциональных узлов различного назначения. На основе БИС и СБИС созданы и выпускаются микропроцессоры и микропроцессорные комплекты, представляющие собой вычислительную машину.

Развитие электроники характеризуется несколькими этапами. Ранее большое развитие получила аналоговая аппаратура. Но аналоговая аппаратура не могла обеспечить высокую точность сигнала, быстродействие, малую зависимость параметров от метрологических условий. В настоящее время применяется цифровая система обработки сигнала, что позволило применять ЭВМ, повысить точность обработки сигнала, универсальность использования, повысить быстродействие и надежность.

Эффективное применение ИМС невозможна без знания принципов их действия и основных параметров. Основу ИМС составляют элементарные схемы, физические процессы и особенности работы их можно пояснить на моделях собранных с помощью дискретных элементов.

Поэтому в конспекте лекций уделяется основное внимание пояснению физических процессов в различных дискретных элементах.

Конспект лекций составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по дисциплине «Физические основы электроники» для специальностей дневной формы обучения. При составлении конспекта использовался материал разнообразной технической литературы, так как нет одного учебника, который содержал бы необходимую информацию по всем разделам учебной программы. Это несколько облегчит труд студента и поможет сосредоточить внимание на изучении дисциплины.