
- •Глава 1. Введение в физику полупроводников.
- •1. Энергетические уровни твердого тела.
- •2. Зонная структура полупроводников и типы проводимости.
- •Законы распределения носителей в зонах полупроводника.
- •Концентрация носителей в собственном и примесном полупроводниках.
- •С ростом температуры, когда примесный полупроводник постепенно превращается в собственный, уровень Ферми смещается к середине запрещенной зоны.
- •Подвижность носителей.
- •6. Электропроводность.
- •7. Рекомбинация носителей.
- •8. Законы движения носителей в полупроводниках.
- •9. Кинетика носителей заряда в полупроводниках.
- •10. Эффект поля.
- •Глава 2. Электронно-дырочные переходы.
- •1. Основные определения.
- •2. Классификация p-n переходов.
- •3. Структура p-n перехода.
- •4. Анализ перехода в равновесном состоянии.
- •5. Анализ перехода в неравновесном состоянии.
- •6. Контакт металл-полупроводник.
- •Глава 3. Полупроводниковые диоды.
- •1.Исходные предпосылки.
- •3. Характеристические сопротивления.
- •4. Обратная характеристика реального диода.
- •5. Эквивалентная схема диода по постоянному току при обратном смещении.
- •Пробой p-n перехода.
- •7. Прямая характеристика реального диода.
- •8.Барьерная и диффузионная емкости диода.
- •9. Классификация диодов.
- •1) По технологическим методам создания электрических переходов и диодных структур
- •2) По выполняемой функции диодов.
- •1.Выпрямительные низкочастотные диоды. Они используются в источниках питания для выпрямления переменного тока.
- •3. Импульсные диоды. Предназначены для работы в импульсном режиме, т.Е. В устройствах формирования и преобразования импульсных сигналов, ключевых и цифровых схемах.
- •Глава 4. Биполярные транзисторы.
- •1. Введение.
- •2. Способы включения транзистора.
- •3. Распределение носителей в базе.
- •4. Модуляция толщины базы.
- •5. Статические характеристики транзистора.
- •6. Статические параметры транзистора.
- •7. Динамические параметры транзистора.
- •2. Коэффициент переноса. Для определения коэффициент переноса воспользуемся нестационарным уравнением диффузии:
- •8. Характеристики и параметры транзистора при включении с общим эмиттером.
- •9. Схема с общим коллектором
- •10. Разновидности дискретных транзисторов
- •Глава 5. Полевые транзисторы.
- •Введение.
- •2. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом.
- •Крутизна характеристики:
- •Выходное сопротивление
- •3) Коэффициент усиления:
- •Цепь затвора характеризуется входным сопротивлением транзистора:
- •2. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •2. Эквивалентные схемы полевых транзисторов.
- •Глава 6. Элементы интегральных схем.
- •3. Особенности устройств цифровых интегральных схем на биполярных транзисторах.
- •Глава 1. Усилительные каскады на биполярных транзисторах.
- •1.1. Усилительный каскад с общим эмиттером.
- •Расчет усилительного каскада по переменному току.
- •1). Средние частоты.
- •2). Нижние частоты.
- •3). Верхние частоты.
- •Глава 2. Усилители на полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом и n-каналом.
- •1.1. Расчет усилительного каскада по постоянному току.
- •2.2. Расчет усилительного каскада по переменному току.
- •Сопротивление .
- •1). Основные расчетные соотношения в области средних частот.
- •2) Основные расчетные соотношения в области нижних частот.
- •3) Основные расчетные соотношения в области верхних частот.
Крутизна характеристики:
(5.10а)
Она определяет влияние изменения напряжения на затворе на изменение тока стока. Числовое значение крутизны зависит от напряжения на затворе. С увеличением Uзи ток стока и крутизна уменьшаются. Беря производную от (5.9), находим значение крутизны в области насыщения:
(5.10б)
Вводя обозначение
,
получаем
(5.11)
Знак минус в определении крутизны обусловлен тем, что под Uзи понимается абсолютная величина. Заметим, что крутизна при нулевом напряжении на затворе (Uзи=0) равна максимальной проводимости канала, т.е.
(5.12)
Выходное сопротивление
(5.13)
Согласно
выражению (5.9) стоковый ток в области
насыщения не зависит от напряжения
сток-исток и
должно быть равно бесконечности. Однако
реальные стоковые характеристики имеют
положительный наклон, что обусловлено
модуляцией длины канала: с ростом Uси
длина канала L уменьшается, уменьшается
сопротивление канала Rk0,
и ток стока несколько возрастает. Поэтому
имеет конечную величину. Например,
значение выходного сопротивления
маломощных полевых транзисторов обычно
лежит в пределах 10 – 100кОм.
3) Коэффициент усиления:
.
(5.14)
Параметры
,
и
связаны между собой соотношением
.
Цепь затвора характеризуется входным сопротивлением транзистора:
(5.15)
В качестве параметров указывают напряжение отсечки Uзиотс; ток насыщения стока при короткозамкнутом истоке и затворе (Uзи=0); емкости: затвор – сток Сзс, затвор – исток Сзи, сток – исток Сси, подложка - исток Спи, граничную частоту
,
(5.16а)
где
-
постоянная времени цепи затвора.
Емкость затвора определяется как
(5.16б)
Из–за довольно высокой емкости затвора и низкой крутизны вольт-амперной характеристики кремниевые полевые транзисторы с управляющим p-n переходом имеют невысокую предельную частоту и применяются в основном для усиления сигналов в области низких и средних частот. Это объясняется невысокой подвижностью электронов в кремнии. Поэтому было предложено использовать новые полупроводниковые материалы с более высокой подвижностью электронов, в частности арсенид галлия (GaAs).
Чтобы
сохранить основные преимущества полевых
транзисторов (работа на основных
носителях заряда) и использовать новые
более перспективные материалы, была
предложена другая конструкция полевого
транзистора – полевой
транзистор с барьером Шоттки.
В настоящее время именно такую конструкцию
имеют СВЧ полевые транзисторы из GaAs. В
этих приборах с длиной канала 0,25 мкм
получена граничная частота
Устройство полевого транзистора с барьером Шоттки качественно похоже на устройство рассмотренного выше полевого транзистора с управляющим p-n переходом. Отличием является то, что в этом транзистоте затвором является контакт металл-полупроводник, а тонкий слой проводящего полупроводника с характерной концентрацией n≈ 3∙1017см-3 получен эпитаксиальным наращиванием на полуизолированную подложку, изготовленную из GaAs.
Подобно биполярным транзисторам, полевые транзисторы используют в трех основных схемах включения: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).Усилительный каскад по схеме ОИ аналогичен схеме ОЭ. Схема ОС подобна эмиттерному повторителю и называется истоковым повторителем. Схема ОЗ аналогична схеме ОБ. Схема не усиливает тока, поэтому коэффициент усиления по мощности во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Эта схема имеет малое входное сопротивление, так как входным током является ток стока. Фаза напряжения при этом не инвертируется.