Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Электроника» подготовлен в рамках инновационной образовательной программы «Информатизация и автоматизированные системы управления», реализованной в ФГОУ ВПО СФУ в 2007 г.

Рецензенты:

Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин


Е30	Егоров, Н. М.	Версия 1.0		[Электронный		ресурс] :	конспект лекций /
	Электроника.
	Н. М. Егоров. – Электрон.		дан. (3 Мб). –		Красноярск : ИПК СФУ,			2008. –
	(Электроника : УМКД № 48-2007 / рук.				творч. коллектива Н. М. Егоров). –
	1 электрон. опт. диск (DVD). – Систем. требования : Intel Pentium (или анало-
	гичный процессор других производителей) 1 ГГц ; 512 Мб оперативной памя-
	ти ; 3 Мб свободного дискового пространства ; привод DVD ; операционная
	система Microsoft	Windows		2000 SP 4 /	XP SP 2 / Vista		(32 бит) ;	Adobe
	Reader 7.0 (или аналогичный продукт для чтения файлов формата pdf).
	ISBN 978-5-7638-1479-8		(комплекса)
	ISBN 978-5-7638-1478-1		(конспекта лекций)			«Информрегистр» 0320802735
	Номер гос. регистрации в ФГУП НТЦ
	от 20.12.2008 г. (комплекса)

Настоящее издание является частью электронного учебно-методического комплекса по дисциплине «Электроника», включающего учебную программу, учебное пособие «Исследование параметров и характеристик полупроводниковых приборов с применением интернет-технологий», интерактивное электронное техническое руководство к АПК УД «Электроника», демо-версию системы OrCAD 9.1, файлы проектов для математического моделирования полупроводниковых приборов, систему компьютерной проверки знаний тестированием с примерами тестовых заданий, 30-дневную версию LabVIEW 8.5, примеры виртуальных приборов, методические указания по самостоятельной работе, контрольно-измерительные материалы «Электроника. Банк тестовых заданий», наглядное пособие «Электроника. Презентационные материалы».

Рассмотрены физические основы работы, характеристики, параметры и модели основных типов активных приборов, режимы их работы в радиотехнических цепях и устройствах, основы технологии производства микроэлектронных изделий, принципы построения базовых ячеек интегральных схем, механизмы влияния условий эксплуатации на работу активных приборов и микроэлектронных изделий, а также физические и технологические основы наноэлектроники.

Предназначен для студентов направления подготовки бакалавров 210200.62 «Радиотехника» укрупненной группы 210000 «Электроника, радиотехника и связь».

Рекомендовано к изданию Инновационно-методическим управлением СФУ

Редактор Т. И. Тайгина

Разработка и оформление электронного образовательного ресурса: Центр технологий электронного обучения информационно-аналитического департамента СФУ; лаборатория по разработке мультимедийных электронных образовательных ресурсов при КрЦНИТ

Содержимое ресурса охраняется законом об авторском праве. Несанкционированное копирование и использование данного продукта запрещается. Встречающиеся названия программного обеспечения, изделий, устройств или систем могут являться зарегистрированными товарными знаками тех или иных фирм.

Подп. к использованию 25.09.2008 Объем 3 Мб

Красноярск: СФУ, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.....................................................................	9
ЛЕКЦИЯ 1. ПРЕДМЕТ ЭЛЕКТРОНИКИ.
МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ И ИХ
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ........................	10
1.1. Введение. .................................................................................................	10
1.2. Краткаяисторияразвитияэлектроники............................................	10
1.3. Структуракристаллическойрешеткитвердыхтел.........................	14
1.4. Кристаллическаяструктураитипымежатомных
связейметаллов...........................................................................................	15
1.5. Кристаллическаяструктураитипымежатомныхсвязей
полупроводников...........................................................................................	15
1.6. ИндексыМиллера. .................................................................................	17
1.7. Дефектыкристаллическойрешетки...................................................	19
ЛЕКЦИЯ 2. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА
И СТАТИСТИКА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА..................	21
2.1. Введение. .................................................................................................	21
2.2. Зоннаятеориятвердоготелаистатистиканосителей
заряда. ..............................................................................................................	22
2.3. Обратнаярешетка. .................................................................................	23
2.4. Волноваямеханикасвободныхэлектронов....................................	23
2.5. Движениевпространствеспериодическимпотенциалом...........	24
2.6. ЗоныБриллюэна....................................................................................	27
2.7. Плотностьзаполненияэнергетическихуровнейвсостоянии
термодинамическогоравновесия..............................................................	29
2.8. Статистиканосителейзарядавполупроводниках.........................	31
2.9. Зоннаяструктурасобственныхипримесных
полупроводников..........................................................................................	35
2.10. Зоннаяструктураметалловидиэлектриков..................................	38
2.11. Генерацияирекомбинацияносителей зарядав
полупроводниках. ..........................................................................................	39
ЛЕКЦИЯ 3. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ВЕРДЫХ
ТЕЛ...............................................................................	41
3.1. Электропроводностьтвердыхтел.....................................................	41
3.2. Электропроводностьметалловидиэлектриков.............................	41

 Электроника. Конспект лекций

-3-

	ОГЛАВЛЕНИЕ
3.3. Электропроводностьполупроводников...........................................		41
3.4. Дрейфносителейзарядавполупроводниках. ................................		44
3.5. Диффузияносителейзарядавполупроводниках..........................		45
3.6. Плотностьполноготока........................................................................		49
3.7. Уравнениенепрерывности...................................................................		49
3.8. Явлениявсильныхэлектрическихполях........................................		51
3.9. Дрейфносителейзарядавсильныхэлектрическихполях..........		51
ЛЕКЦИЯ 4.	ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ
ПЕРЕХОД.....................................................................		53
4.1. Электронно-дырочныйпереход. ........................................................		53
4.2. Механизмобразованияp–n-перехода. ..............................................		54
4.3. p–n-переходвравновесномсостоянии. ...........................................		55
4.4. Анализнеравновесногор–n-перехода. .............................................		59
4.5. Вольт-ампернаяхарактеристикаидеальногодиода
(формулаШокли)............................................................................................		61
4.6. p–n-переходприпрямомиобратномнапряжениях.
Механизмы пробояp–n-перехода(туннельный, лавинный,
тепловой)................................	..........................................................................	64
ЛЕКЦИЯ 5. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ........		67
5.1. Разновидностиполупроводниковыхдиодов..................................		67
5.2. Выпрямительныеполупроводниковыедиоды.
Характеристикиипараметры. Влияниевнешних условийна
характеристикиипараметры.......................................................................		67
5.3. Рабочийрежимдиоданапостоянномтоке. Применение
диодовдлявыпрямленияпеременноготока. ........................................		70
5.4. Моделивыпрямительныхдиодов. ....................................................		75
5.5. Стабилитроны: характеристики, параметры, применение. ..........		78
5.6. Туннельныйдиод. ЗоннаядиаграммаиВАХ...................................		83
5.7. Варикап: принципдействия, применение.........................................		90
5.8. Импульсныедиоды...............................................................................		91
ЛЕКЦИЯ 6. СТРУКТУРА И ПРИНЦИП
ДЕЙСТВИЯ	БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА .........	94
6.1. Биполярныетранзисторы....................................................................		94
6.2. Структураипринципдействиябиполярноготранзистора.
Схемывключения(ОЭ, ОБ, ОК). СтатическиеВАХи параметры
дляосновныхсхемвключения..................................................................		94

 Электроника. Конспект лекций

-4-

ОГЛАВЛЕНИЕ
ЛЕКЦИЯ 7. АКТИВНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ
БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ..............................	103
7.1. Режимработынапостоянномтоке....................................................	103
7.2. Режимработынапеременномтоке. ..................................................	104
ЛЕКЦИЯ 8. КЛАССЫ УСИЛЕНИЯ.............................	108
8.1. Понятиеоклассахусиления................................................................	108
ЛЕКЦИЯ 9. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ	НА
ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ БТ..................	114
9.1. Влияниевнешнихусловийнахарактеристикии
параметрыБТ.................................................................................................	114
9.2. Проблемастабилизациирабочейточкииусиления. .....................	116
ЛЕКЦИЯ 10. ИСТОЧНИКИ ШУМОВ В БТ.
МОДЕЛИ БТ................................................................	118
10.1. ИсточникисобственныхшумоввБТ...............................................	118
10.2. Моделибиполярныхтранзисторов. Малосигнальные
высокочастотныеэквивалентныесхемыБТ(П- иТ-образные).
Модель Эберса– Молла. ПонятиеонелинейныхмоделяхБТ
длявысокихи сверхвысокихчастот.......................................................	121
ЛЕКЦИЯ 11. ТИРИСТОРЫ И СИМИСТОРЫ..............	123
11.1. Структураипринципдействиятиристоровисимисторов.
Характеристикиипараметры. ....................................................................	123
11.2. Применениетиристоров.....................................................................	129
ЛЕКЦИЯ 12. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ.................	131
12.1. Классификацияполевыхтранзисторов. Принципдействия
полевоготранзистора. .................................................................................	131
12.2. Структураипринципдействияполевого транзисторас
управляющимp–n-переходоми полевоготранзисторас
барьеромШоттки............................................................................................	133
ЛЕКЦИЯ 13. МОП-ТРАНЗИСТОРЫ............................	138
13.1. СтруктураипринципдействияМОП-транзистора. .......................	138
ЛЕКЦИЯ 14. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛЕВЫХ
ТРАНЗИСТОРОВ .........................................................	141
14.1. ОсновныесхемывключенияПТ.......................................................	141
14.2. Применениеполевыхтранзистороввсхемахусиления.............	142
14.3. РаботаПТвимпульсномрежиме. ....................................................	145

 Электроника. Конспект лекций

-5-

ОГЛАВЛЕНИЕ
ЛЕКЦИЯ 15. МОДЕЛИ ПОЛЕВЫХ
ТРАНЗИСТОРОВ .........................................................	151
ЛЕКЦИЯ 16. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И
ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ...................................	155
16.1. Излучательнаягенерацияирекомбинацияносителей
заряда вполупроводникахподдействиемизлучения. .......................	155
16.2. Фотосопротивления, фотодиоды, фотоэлементы,
фототранзисторы, фототиристоры, оптроны: характеристики,
параметры, применение. .............................................................................	156
ЛЕКЦИЯ 17. ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ И ПРИБОРЫ
НА ИХ ОСНОВЕ.........................................................	169
17.1. Гетеропереходы. Зоннаямодельиинжекционные
свойствагетеропереходов...........................................................................	169
ЛЕКЦИЯ 18. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ
СХЕМ............................................................................	179
18.1. Предметмикроэлектроники. Классификацияинтегральных
схем. .................................................................................................................	179
18.2. Технологияполупроводниковыхинтегральныхсхем.................	180
18.3. Подготовительныеоперации. ...........................................................	180
18.4. Эпитаксия................................................................................................	181
18.5. Термическоеокисление......................................................................	184
18.6. Легирование. .........................................................................................	185
18.7. Травление. .............................................................................................	193
18.8. Техникамасок. ......................................................................................	195
ЛЕКЦИЯ 19. ПЛЕНОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В
ПРОИЗВОДСТВЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ..............	200
19.1. Нанесениетонкихпленок. ..................................................................	200
19.2. Металлизация........................................................................................	205
19.3. Сборочныеоперации. .........................................................................	208
19.4. ТехнологиятонкопленочныхгибридныхИС. ................................	210
19.5. ТехнологиятолстопленочныхгибридныхИС. ..............................	215
ЛЕКЦИЯ 20. ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ
СХЕМ............................................................................	218
20.1. Элементыинтегральныхсхем..........................................................	218
20.2. Изоляцияэлементов............................................................................	220
 Электроника. Конспект лекций	-6-

ОГЛАВЛЕНИЕ
20.3. Транзисторып–р–п..............................................................................	228
20.4. Разновидностиn–p–n-транзисторов................................................	237
20.5. Транзисторыр–п–р..............................................................................	242
ЛЕКЦИЯ 21. ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ
СХЕМ (ОКОНЧАНИЕ) ................................................	246
21.1. Интегральныедиоды..........................................................................	246
21.2. Полевойтранзисторсуправляющимp–n-переходом. ................	248
21.3. МОП-транзисторы. ...............................................................................	251
ЛЕКЦИЯ 22. БАЗОВЫЕ ЯЧЕЙКИ АНАЛОГОВЫХ
ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ.............................................	261
22.1. Базовыеячейкианалоговыхинтегральныхсхем. .......................	261
22.2. Дифференциальныеусилители. ......................................................	261
ЛЕКЦИЯ 23. БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ
ЭЛЕМЕНТЫ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ
СХЕМ............................................................................	268
23.1. БазовыелогическиеэлементыцифровыхИСна
биполярныхиполевыхтранзисторах......................................................	268
23.2. Логическиеэлементынабиполярныхтранзисторах...................	268
23.3. ЛогическиеэлементынаМОП-транзисторах.................................	281
ЛЕКЦИЯ 24. ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ
И ОСНОВЫ ИХ РАБОТЫ .........................................	289
24.1. Классификацияэлектровакуумныхприборов...............................	289
24.2. Физическиеосновыработыэлектровакуумныхприборов........	290
24.3. Приборынаосноветермоэлектроннойэмиссии..........................	295
ЛЕКЦИЯ 25. ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ
АВТОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ..............................	311
25.1. Приборынаосновеавтоэлектроннойэмиссии.............................	311
25.2. Практическоеприменениеавтоэлектроннойэмиссии.................	313
ЛЕКЦИЯ 26. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ЭЛЕКТРОНИКИ. НАНОЭЛЕКТРОНИКА –
НОВЫЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ
ЭЛЕКТРОНИКИ ...........................................................	314
26.1. Перспективыразвитияэлектроники................................................	314
26.2. Квантовыеосновынаноэлектроники..............................................	316

 Электроника. Конспект лекций

-7-

ОГЛАВЛЕНИЕ
26.3. Технологическиеособенностиформирования
наноструктуриэлементынаноэлектроники. ..........................................	320
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................	329
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК............................	330

 Электроника. Конспект лекций

-8-

1 / 361 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

ОГЛАВЛЕНИЕ