1)Полупроводники, собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводники - это широкий класс материалов, которые по своей электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Наиболее широкое распространение получили полупроводниковые элементы германий (Ge) и кремний (Si). При температуре T=0°K в чистом полупроводнике отсутствуют носители электрического заряда. При повышении температуры некоторые ковалентные связи в кристаллической решетке нарушаются, что обусловлено температурными колебаниями атомов. При этом выделяются носители зарядов двух типов: отрицательные заряды - электроны и положительные заряды - “дырки”. Электропроводность полупроводника, обусловленная образованием носителей заряда под действием температуры, называется собственной. На электропроводность полупроводников сильное влияние оказывают примеси. Если в полупроводниковый материал четвертой группы периодической таблицы добавить в виде примеси материал из пятой группы (например, фосфор Р), то четыре валентных электрона примеси образуют ковалентные связи с четырьмя валентными электронами полупроводника, а пятый валентный электрон примеси такой связи не образует, т.е. появляются носители электрического заряда - свободные электроны, которые могут свободно перемещаться по объему полупроводника. Электропроводность полупроводника, обусловленная носителями электрического заряда отрицательного знака, т.е. свободными электронами, носит название электропроводности n-типа. Если в полупроводниковый материал четвертой группы периодической таблицы добавить в виде примеси материал из третьей группы(например индий P) то образуется свободная “дырка”. Электропроводность полупроводника, обусловленная носителями электрического заряда положительного знака, т.е. свободными “дырками”, носит название электропроводности p-типа.

2)Полупроводниковые приборы с одним p-n переходом. Принцип действия, назначение, характеристики и параметры диодов и стабилитронов. Полупроводниковым диодом называют электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом, имеющим два вывода. В качестве выпрямляющего электрического перехода используется электронно-дырочный (р-n) переход. Для сохранения электрической нейтральности полупроводниковой структуры количество диффундируемых через р-n-переход основных носителей заряда из одной области должно равняться количеству диффундируемых основных носителей заряда из другой области. С учетом того, что концентрация электронов n_n в базе значительно меньше концентрации дырок p_p в эмиттере, область объемного заряда со стороны базы будет больше, чем со стороны эмиттера. Образованный в результате встречной диффузии объемный заряд создает напряженность E_зар электрического поля, препятствующего дальнейшей встречной диффузии основных носителей зарядов. Выпрямительный диод, использует вентильные свойства р-n-перехода и применяется в выпрямителях переменного тока. Основными параметрами выпрямительных диодов являются: _{Iпр ср max} — максимальное (за период входного напряжения) значение среднего прямого тока диода; U_{обр.доп} — допустимое наибольшее значение постоянного обратного напряжения диода; f_max — максимально допустимая частота входного напряжения; U_пр — значение прямого падения напряжения на диоде при заданном прямом токе. Импульсный диод — полупроводниковый диод, имеющий малую длительность переходных процессов и использующий, так же как и выпрямительный диод, при своей работе прямую и обратную ветви ВАХ. Доп. Параметр - t_вос, характеризующий быстродействие. (СВЧ-диод) — полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования и обработки высокочастотного сигнала. Стабилитрон и стабистор применяются в нелинейных цепях постоянного тока для стабилизации напряжения. Для стабилизации высокого напряжения (>3 В) используют обратную ветвь (участок АВ) ВАХ. Применяемые для этой цели диоды называют стабилитронами. U_ст — напряжение стабилизации при заданном токе; R_диф — дифференциальное сопротивление при заданном токе; I_{ст min} — минимально допустимый ток стабилизации; I_{ст max} — максимально допустимый ток стабилизации; P_max — максимально допустимая рассеиваемая мощность

3)Фото и светодиоды, назначение, основные характеристики и схемы включения. Частотные характеристики приборов с одним p-n переходом.

Излучающий диод — полупроводниковый диод, излучающий из области р-n-перехода кванты энергии. Излучение испускается через прозрачную стеклянную пластину, размещенную в корпусе диода. По характеристике излучения излучающие диоды делятся на две группы: диоды с излучением в видимой области спектра, получившие название светодиоды; диоды с излучением в инфракрасной области спектра, получившие, в свою очередь, название ИК-диоды ВАХ где UД - напряжение на р-n-переходе; k - постоянная Больцмана; T - абсолютная температура; q - заряд электрона.

4)Полупроводниковые приборы с двумя p-n переходами. Назначение и принцип действия биполярных транзисторов.

Биполярный транзистор - это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими р-n-переходами и тремя выводами. Таким образом, в биполярном транзисторе используются одновременно два типа носителей зарядов - электроны и дыркию. Принцип работы: если на базу подать небольшое положительно смещение, то эмитерный переход откроется и электроны из эмитера начнут поступать в базу. Часть из них рекомбинирует с дырками и создает ток базы, но поскольку толщина базы мала, то большая часть электронов, не успев рекомбенировать, пролетают в коллектор, где подхватывают положительный потенциал и создают коллекторный ток. Если ключ К замкнут, то ток не проходит по скольку один из переходов оказывается смещенным в обратном направлении

5)Схемы включения и характеристики биполярных транзисторов.

Характеристики: коэффициент усиления по току коэффициент усиления по напряжению коэффициент усиления по мощности входное сопротивление выходное сопротивление

6)Система h-параметров.

Биполярный транзистор как усилительное устройство может быть представлен в виде четырехполюсника. У линейного четырехполюсника связь между входными и выходными токами и напряжениями выражается системой двух линейных уравнений.

7)Полевые транзисторы Схемы включения и основные характеристики. Полевой транзистор - полупроводниковый усилительный прибор, которым управляет не ток (как в биполярном транзисторе), а электрическое поле (отсюда и название - полевой), осуществляющее изменение площади поперечного сечения проводящего канала. При этом изменяется выходной ток транзистора. Каналы могут быть приповерхностными (транзисторы с изолированным затвором) и объемными (транзисторы с управляющим р-n-переходом). коэффициент усиления по току входное сопротивление коэффициент усиления по напряжению дифференциальное выходное (внутреннее) сопротивление крутизна (определяется по передаточной характеристике)

8)Интегральные схемы. ТТЛ, ЭСЛ. ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе. Простейший базовый элемент ТТЛ выполняет логическую операцию И-НЕ, за счёт использования многоэмиттерного транзистора, объединяет свойства диода и транзисторного усилителя что позволяет увеличить быстродействие и энергопотребление, снизить потребляемую мощность и усовершенствовать технологию изготовления микросхем. Максимальное напряжение в схемах с ТТЛ может достигать 24В, однако это приводит к большому уровню паразитного сигнала. Достаточно малый уровень паразитного сигнала при сохранении достаточной эффективности достигается при напряжении 5В. У ТТЛ уровень нуля равен 0,4 В, уровень единицы – 2,4 В.  ЭСЛ - эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие. Основным свойством и достоинством схем ЭСЛ является небольшая задержка, величина которой у самых последних типов составляет около 0.01 нс. Принцип действия схем ЭСЛ заключается в переключении точно определённого тока малыми изменениями управляющего напряжения, порядка десятых вольта. Логические уровни: «Ноль»: -1,65 V, «Единица»: -0,96 V

9)Интегральные схемы. КМОП, И2Л и др. КМОП-логика (комплементарная МОП-логика(металл-оксид-полупроводник логика)) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП). В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями является очень малое энергопотребление в статическом режиме. КМОП-схемы обладают более высоким быстродействием и меньшим энергопотреблением, однако при этом характеризуются более сложным технологическим процессом изготовления и меньшей плотностью упаковки. У логики КМОП, уровень нуля очень близок к нулю вольт, уровень единицы – примерно равен напряжению питания. И2Л (интегрально-инжекторная логика) - В основе логики ИИЛ лежит использование «особых» транзисторов с объединённой базой. Эти транзисторы не способны проводить ток из-за нехватки носителей зарядов в базе. Поэтому рядом с транзистором находится «инжектор» — электрод, «добавляющий» заряд в базу. При этом транзистор как бы включается и может выполнять полезную работу. Преимущества ИИЛ: высокая экономичность, высокое быстродействие, высокая плотность транзисторов на кристалле (иногда выше, чем МОП), иногда меньшая стоимость, чем у устройств, построенных по принципам других логик . Логические уровни : «Ноль»: 0.2V, «Единица»: 0.7V