Библиографический список

1. Волков, В. М. Микроэлектроника/В.М.Волков – Киев : Техника,1983.

2. Епифанов, И. П. Физические основы микроэлектроники/И.П.Епифанов – М. : Высшая школа, 1983.

3. Епифанов, И. П., Мома Ю. А. Физические основы конструирования и технологии РЭА и ЭВА/И.П.Епифанов, Ю.А.Мома – М. : Сов. радио, 1979.

4. Епифанов, Г. И. Твердотельная электроника/ – М. : Высшая школа, 1986.

5. Росадо, Л. Физическая электроника и микроэлектроника/Л.Росадо – М. : Высшая школа, 1991.

6. Сугано, Такуо. Введение в микроэлектронику/ Такуо, Сугано; пер. с яп. – М. : Мир, 1988.

Лабораторная работа №6 исследование электропроводности транзисторной структуры Физические процессы в транзисторной структуре

Транзисторная структура образуется контактом трех полупровод-ников. На границах этих полупроводников образуются приконтактные области с объемным зарядом ионизированных атомов доноров и ак-цепторов.Этот заряд создает потенциальные барьеры вприконтактных областях и препятствует переходу основных носителей зарядов между областями.

Рис. 1. Структура контакта трех полупроводников

В равновесном состоянии при отсутствии внешних приложенных напряжений величина потенциального барьера будет определяться разностью потенциалов.

Рис. 2. Структура энергетических зон контакта трех полупроводников

При отсутствии внешних смещений и термическом равновесии все три области должны иметь одинаковые уровни Ферми для элект-ронов и для дырок. В окрестностях каждого перехода имеется пере-ходная область. Плотности токов через каждый переход в этом режи-ме равны нулю.

Нулевое значение плотности тока через каждый переход опреде-ляется равенством по величине и противоположно направленных по-токов дырок и электронов, которые в свою очередь определяют баланс электронных и дырочных плотностей токов.

Каждая пара – электронный и дырочный потоки – в одном на-правлении определяются диффузией, а в другом – дрейфом в электри-ческом поле области перехода.

Подключение к контактной области эмиттер-база прямого напря-жения, а к контактной области база-коллектор обратного напряжения будет определять работу транзисторной структуры в режиме усиле-ния.

Рис. 3. Структура контакта трех полупроводников в неравновесном состоянии

Понижение потенциального барьера эмиттерного перехода будет приводить к диффузии электронов из эмиттера в базу. При этом в базе будет создаваться градиент концентрации электронов, который будет определять диффузию электронов в базовой области.

Обычно предполагается, что пространственное распределение электрического поля ограничено областями переходов. Поэтому в об-ласти базы электрическое поле отсутствует и основным механизмом переноса носителей заряда через базу является диффузия.

Смещение в обратном направлении коллекторного перехода по-зволяет электронам, которые прибывают в начальный участок области перехода со стороны базы, сваливаться в потенциальную яму и попа-дать на коллекторный вывод. Это будет определять протекание тока i_k через сопротивление нагрузки R_n, создавая на этом сопротивлении па-дение напряжения.

Рис. 4. Зонная структура контакта трех полупроводников в неравновесном состоянии

Некоторое число электронов рекомбинирует в базовой области. Поэтому только те электроны, которые не подвергались рекомбина-ции, достигают коллекторного перехода.

В условиях равновесия ток базы восполняет потерю тех носите-лей заряда, которые рекомбинируют в базовой области.

Большой обратный потенциал, приложенный к коллекторному переходу, препятствует диффузии электронов в базовую область из коллектора. Этот потенциал также не позволяет дыркам базы диффун-дировать в коллекторную область.