УДК 621.382

Разработал Ю. А. Козусев.

Составлено студентами III курса.

2005 г. Не редактировано.

1. ПРЕДИСЛОВИЕ.

Целью изучения дисциплины является формирование у студентов знаний о конструкциях, принципах действия, характеристиках и параметрах полупроводниковых приборов, о физических основах функционирования полупроводниковых приборов, о режимах их работы и влиянии режимов на параметры и характеристики приборов.

Материал дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении курсов: "физика", "ТОЭ", "ФОЭТ".

2. Содержание учебного материала.

2.1. Физика полупроводников.

Электропроводность твердого тела. Металл, диэлектрик, полупроводник. Собственная электропроводность полупроводника. Собственная концентрация дырок и электронов. Зонная диаграмма собственного полупроводника. Ширина запрещенной зоны. Распределение Ферми. Температурный потенциал.

Примесный полупроводник n-типа. Уровень Ферми. Зонная диаграмма примесного полупроводника. Концентрация дырок и электронов. Примесный полупроводник р-типа. Уровень Ферми. Зонная диаграмма примесного полупроводника р-типа. Концентрация дырок и электронов.

Температурный диапазон работы примесных полупроводников. Уравнение нейтральности. Термогенерация. Рекомбинация. Скорость рекомбинации. Время жизни. Закон действующих масс

Токи в полупроводниках. Дрейфовый и диффузионный токи. Уравнения непрерывности и диффузии. Стационарное уравнение диффузии. Зависимость плотности диффузионного тока от координаты. Ток рекомбинации.

Тема 2. Теория p-nперехода

Р-n переход. Структура. Больцмановское равновесие. Зонная диаграмма р-n перехода. Высота потенциального барьера.

Прямое смещение р-n перехода. Инжекция. Обратное смещение р-n перехода. Экстракция. Ширина р-n перехода. Неравновесная ширина р-n перехода.

Несимметричный р-n переход. Односторонняя инжекция. Эмиттер. База.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного диода. Прямая ветвь ВАХ реального диода. Схема замещения диода в прямом включении. Дифференциальное сопротивление. Температурная зависимость прямого напряжения на диоде.

Обратная ветвь ВАХ реального диода. Схема замещения диода при обратном включении.

Пробой р-n перехода. Туннельный и лавинный механизмы пробоя. Вторичный (тепловой) пробой. Влияние температуры на напряжение пробоя при различных механизмах пробоя.

Барьерная емкость р-n перехода. Варикапы.

2.3. Полупроводниковые диоды.

Технология изготовления п/п диодов. Точечные диоды. Сплавные диоды. Метод диффузии. Эпитаксиальный метод.

Выпрямительные диоды. Предельные эксплуатационные параметры, классификация выпрямительных диодов.

Однополупериодный выпрямитель. Расчет емкости фильтра. Двухполупериодные выпрямители.

Стабилитроны. Параметры, классификация. Параметрический стабилизатор напряжения.

Импульсные диоды. Переходные процессы в диодах при включении и отключении. Процессы в импульсных диодах при переключении на обратное напряжение. Классификация импульсных диодов. Диоды Шоттки.

2.4. Биполярные транзисторы.

Биполярный транзистор. Структура. Транзисторы n-р-n и р-n-р типов. Зонные диаграммы в равновесном состоянии. Режимы работы транзистора. Активный нормальный режим работы транзистора. Распределение неосновных зарядов в базе транзистора. Распределения зарядов в базе в инверсном режиме, в режимах отсечки и насыщения.

Токи в транзисторе. Коэффициент передачи тока эмиттера. Коэффициенты инжекции и переноса.

Модель Эберса-Молла биполярного транзистора.

Выходные ВАХ биполярного транзистора в схеме включения с общей базой (ОБ). Распределение зарядов в базе. Входные ВАХ транзистора в схеме ОБ.

ВАХ реальных транзисторов.

Транзистор в схеме включения с общим эмиттером (ОЭ). Коэффициент передачи тока базы. Выходные ВАХ транзистора в схеме ОЭ. Входные ВАХ транзистора в схеме ОЭ.

Рабочая область ВАХ транзистора. Предельные эксплуатационные параметры. Классификация биполярных транзисторов.

Работа транзистора на нагрузку. Статическая линия нагрузки. Динамическая линия нагрузки.

Классы усилителей на транзисторах. Угол отсечки. Выбор точки покоя транзистора в классе А. Построение статической и динамической линий нагрузки. Выбор транзистора по предельным параметрам. Графо-аналитический метод расчета параметров усилителя класса А.

Методы задания рабочего режима транзистора. Схема с фиксированным током базы. Схема с фиксированным потенциалом базы. Эмиттерная термостабилизация точки покоя транзистора.