- •Электронный вариант конспекта по дисциплине «Электронные приборы»
- •Электропроводность полупроводников.
- •Собственная электропроводность п/п.
- •Основы квантовой статистики
- •Примесные п/п.
- •Электронно-дырочный переход
- •Физические процессы в симметричном р-n – переходе
- •Условия равновесия
- •Изменение концентрации зарядов в р-n – переходе
- •Плотность диффузионного тока.
- •Плотность дрейфового тока. Дырочный ток.
- •Ширина запирающего слоя (зс)
- •Различные виды переходов Несимметричный переход
- •Контакт металл - п/п Контакт Ме – n-п/п
- •Контакт Ме – п/п p-типа
- •Пробой p-n-перехода.
- •Ёмкости p-n-перехода
- •Полупроводниковые диоды Устройство и классификация п/п диодов
- •Вах диода
- •Статические параметры диодов
- •Зависимость характеристики и параметров диодов от температуры
- •Выпрямительные диоды
- •Параметры вд
- •Параллельное соединение диодов
- •Последовательное включение диодов
- •Особенности германиевых и кремниевых вд
- •Импульсные диоды
- •Стабилитроны и стабисторы
- •Варикапы
- •Транзисторы
- •Биполярные транзисторы
- •Режимы работы.
- •Токи в транзисторе
- •Схемы включения биполярного транзистора
- •Транзистор как чп
- •Параметры бт в схеме с об
- •Параметры бт в схеме оэ
- •Параметры бт в схеме с ок
- •Режим большого сигнала
- •Особенности транзисторов на вч при малых сигналах
- •Эквивалентная схема транзистора
- •Полевые транзисторы
- •Транзисторы, управляемые с помощью p-nперехода или барьера Шоттки
- •Пт с изолированным затвором.
- •Принцип работы пт с индуцированным каналом.
- •Пт со встроенным каналом.
- •Приборы с отрицательным сопротивлением
- •Туннельный диод
- •Токи в тд
- •Тиристоры
- •Динисторы. Переход п2 обычно считается коллекторным переходом. Динисторы можно рассматривать как два включённых навстречу друг другу транзистора.
- •Iвыкл III
- •Тринисторы
- •Симисторы
- •Фотоэлектронные приборы
- •Фотоэлемент
- •Светодиоды
- •Диод Устройство и принцип действия
- •Статические параметры диода
- •Предельные параметры диода
- •Устройство и принцип действия триодов
- •Статические параметры триода
- •Тетроды
- •Пентоды
- •Электронно-лучевые приборы
- •Принципы управления электронным лучом
- •Осциллографические трубки с электростатической фокусировкой и отклонением
- •Приложение 1: «Телевизоры на жк-панелях»
- •Глава 1. Исторический обзор развития микроэлектроники.
- •1.1. Основные направления развития электроники.
- •1.2. История развития микроэлектроники.
- •Глава 2. Общие сведения о полупроводниках
- •2.1. Полупроводники и их электрофизические свойства
- •2.2. Структура полупроводниковых кристаллов
- •2.3. Свободные носители зарядов в полупроводниках
- •2.4. Элементы зонной теории твердого тела.
- •Глава 3. Методы получения монокристаллов кремния
- •3.1. Метод Чохральского
- •3.2. Метод зонной плавки
- •Глава 4. Электронно-дырочный переход.
- •4.1. Образование p-n-перехода.
- •4.2. Вольтамперная характеристика p-n-перехода.
- •Глава 5. Биполярные и полевые транзисторы.
- •5.1. Структура биполярных транзисторов и принцип действия.
- •5.2. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом.
- •5.4. Методы получения транзисторов.
- •Глава 6. Интегральные схемы.
- •6.1. Общие понятия.
- •6.2. Элементы биполярных полупроводниковых ис.
- •6.3. Элементы ис на мдп-структуре.
- •Глава 7. Большие интегральные схемы.
- •7.1. Общие положения.
- •Глава 8. Технологический процесс изготовления ис.
- •Глава 9. Гибридные интегральные схемы.
- •Глава 10. Методы обеспечения качества и надежности в процессе серийного производства ппи.
- •10.1. Общие понятия.
- •10.2. Система получения и использования информации при проведении работ по повышению надежности ппи.
- •10.3. Требования по обеспечению и контролю качества ис в процессе производства.
Пт со встроенным каналом.
В нем при =0 существует проводимость поверхности канала. При подключении на затвор положительного напряжения электрическое поле в диэлектрике будет подтягивать к поверхности полупроводникаp-типа электроны, которого увеличивают первоначальную проводимость канала.
При подаче отрицательного напряжения на затвор электрическое поле будет уменьшать проводимость канала.
Приборы с отрицательным сопротивлением
Эти приборы делятся на приборы с отрицательным сопротивлением и проводимостью. Особенностью их является то, что у них существует участок на ВАХ, где наблюдается падение тока при увеличении напряжения или падение напряжения при росте тока.
I I I
а) б) в)
U U U
Приборы с отрицательным сопротивлением: приборы, управляемые напряжением. Для них ток является однозначной функцией напряжения, а зависимость напряжения от тока – неоднозначной характеристикой. Для них характерна зависимость типа а), т.е. характеристика n-типа. Пример: туннельный диод.
Приборы с отрицательной проводимостью управляются током. Для них напряжение однозначно определяется величиной тока, обратная функция неоднозначна. ВАХ типа б), в) или S-образного сопротивления.
Туннельный диод
Это п/п диоды, p-n-переход в которых образован двумя вырожденными п/п – это п/п, концентрация носителей в которых превышает 1019ат/см3.
p-n-переход, образованный такими п/п, имеет ряд особенностей:
Поскольку концентрация большая, то область ЗС имеет очень малую ширину;
Вследствие малой ширины ЗС (порядка 0,02 мкм) возникает новый механизм обмена зарядами в p-n-переходе – эффект туннелирования. При приближении к ЗС частицы испытывают отражение, но часть частиц оказывается за барьером (высота барьера достаточно велика);
Атомы примесей в вырожденных п/п, поскольку их очень много, начинают взаимодействовать друг с другом. Следовательно, их энергетическое состояние нельзя характеризовать одним энергетическим уровнем. Энергетические уровни примесных атомов при высокой их концентрации расщепляются в энергетическую зону примесей. Эта зона примесей в случае донорной примеси перекрывается с зоной проводимости, образуя единую энергетическую зону, в случае акцепторной примеси – с валентной зоной. В первом случае уровень Ферми оказывается расположенным выше дна ЗП, в п/п р-типа – ниже потолка ВЗ.
n ЗП p I
ЗП φк ЗЗ WВ А
WФ ΔW B
Wс U
ВЗ
При образовании p-n-перехода наблюдается картина, при которой потолок ВЗ в п/п р-типа лежит выше дна ЗПWсв п/пn-типа. В пределах энергетического состояниялюбому состоянию в ЗПn-п/п соответствует такое же энергетическое состояние в ВЗp‑п/п и вероятность обнаружения частиц, перешедших из п/пn-типа в п/пp-типа и наоборот за счёт туннельного перехода (т.е без получения энергии, необходимой для преодоления высоты потенциального барьера) будет отлична от 0. В пределахс обеих сторон имеются как занятые электронами, так и не занятые энергетические уровни.
Токи в тд
В состоянии равновесия при отсутствии внешнего напряжения суммарный ток через p-n-переход равен 0. Диффузионное движение частиц, как и в обычномp-n-переходе, компенсируется встречным дрейфовым движением за счёт наличияEк. Но в отличие от обычногоp-n-перехода добавляется равенство 0 туннельного тока, т.е. условие равновесия будет равно:
Туннельное движение электронов, имея в виду, что полученные результаты могут быть применены к движению дырок.
При температуре, равной 0 К, электроны могут занимать уровни до уровня Ферми. При температуре, большей нуля, электроны из ВЗ начинают переходить в ЗП. В этом случае часть энергетических состояний в пределах в п/п обоих типов будет занята, а часть свободна. Эти энергетические уровни расположены примерно одинаково и в ВЗ п/п p-типа и в ЗП п/п n-типа. При отсутствии напряжения это приводит к тому, что вероятность туннельного перехода из п/п n-типа в п/п p-типа и наоборот примерно одинаков. При смещении перехода в обратном направлении интервал перекрытия зон увеличивается на величину eUобр. Это приводит к тому, что электроны, занимающие более глубокие уровни в ВЗ п/п p-типа окажутся напротив свободных уровней в п/п n-типа. Следовательно, вероятность туннельного перехода электронов из п/п p-типа в п/п n-типа резко возрастает и появляется ток, обусловленный туннельным переходом, быстро растущий при увеличении Uобр.
При приложении прямого напряжения величина будет уменьшаться. При уменьшении перекрытия окажется, что свободные уровни ВЗ в п/п p-типа окажутся напротив занятых электронами уровней в п/п n-типа. Вначале это перекрытие неполное, но с увеличением Uпр оно вначале будет возрастать (участок 0А). При этом свободные уровни в п/п p-типа совпадают с занятыми электронами уровнями в п/п n-типа и Iтун=Imax (А на ВАХ).
При дальнейшем увеличении Uпр перекрытие уменьшается и в точке В достигает 0. Ток минимален.
При данном напряжении p-n-перехода образуется п/п, соответствующий обычному p-n-переходу. Т.е. после точки В ток растёт, как и в обычном диоде.