ПРОГРАММА дисциплины
по направлению 511500 - радиофизика
Цель изучения дисциплины "Твердотельная электроника" заключается в ознакомлении с физическими принципами работы и функциональными возможностями основных твердотельных приборов. Главное внимание уделяется выработке умения математически описать физические процессы, лежащие в основе действия твердотельных приборов различного назначения, и на основе полученных соотношений корректно рассчитать их параметры. В лабораторном практикуме студенты должны овладеть методами экспериментального изучения характеристик приборов. Изучение дисциплины предусматривает также ознакомление с новыми идеями и экспериментальными результатами в твердотельной электронике
Краткий исторический обзор развития твердотельной электроники, роль твердотельных приборов и устройств на их основе в науке и технике. Предмет и содержание курса.
Термоэлектронная эмиссия из полупроводника, термодинамическая работа выхода, контактная разность потенциалов. Запорные и антизапорные слои. Распределение потенциала в области пространственного заряда (ОПЗ) запорного слоя Шоттки. Ширина и емкость запорного слоя Шоттки, диодная теория выпрямления. Эквивалентная схема диода с барьером Шоттки. Функциональные возможности диодов с барьером Шоттки.
Образование электронно-дырочного перехода (p-n-перехода), контактная разность потенциалов. Распределение потенциала в ОПЗ p-n-перехода. Ширина и емкость ОПЗ. Диодная теория выпрямления полупроводникового диода. Влияние рекомбинации и генерации носителей в ОПЗ p-n-перехода на вид вольт-амперных характеристик. Частотные свойства полупроводникового диода, эквивалентная схема. Тепловой и электрический пробой p-n-перехода. Гетеропереходы. Переходные процессы в диодах с p-n-переходом. Функциональные возможности полупроводниковых диодов (выпрямительные диоды, стабилитроны, импульсные диоды, детекторы СВЧ-диапазона, параметрические диоды и варикапы, фотодиоды, солнечные батареи, излучающие диоды, инжекционные лазеры).
Туннельный диод, его вольт-амперные характеристики и частотные свойства. Лавинно-пролетный диод, механизм усиления переменного сигнала, мощность и коэффициент полезного действия. Диоды Ганна, принцип действия и возможные режимы работы, мощность и коэффициент полезного действия.
Принцип действия транзистора в качестве усилителя. Коэффициент передачи тока на низкой частоте в схеме с общей базой. Статические характеристики и коэффициент передачи тока в различных схемах включения. Выражения для переменных токов в транзисторе, его эквивалентная схема. Частотная зависимость коэффициента передачи тока, предельная частота усиления, граничная частота (частота отсечки) коэффициента передачи тока. Транзистор в качестве линейного четырехполюсника. Максимальная частота генерации. Различные типы быстродействующих транзисторов.
Принцип действия и статические характеристики полевого транзистора с p-n-переходом в качестве затвора, его эквивалентная схема и частотные свойства. МДП-структура и ее вольт-фарадная характеристика. Принцип действия и статические характеристики полевого транзистора с изолированным затвором, его эквивалентная схема и частотные свойства. Преимущества и недостатки полевых транзисторов. Устройство и принцип действия энергонезависимых элементов памяти на основе МОП-транзисторов, репрограммируемые запоминающие устройства (РПЗУ).
Транзисторы со статической индукцией, с проницаемой базой и с металлической базой, устройство, принцип действия, частотные свойства.
Инжекционные и лавинные S-диоды, принцип действия и основные параметры. Динисторы и тиристоры, статические вольт-амперные характеристики, частотные свойства, области практического применения.
ЛИТЕРАТУРА
Программу составил В.И.Гаман, профессор (Томский университет)
* Издается в 2000 г. Центром содействия интеграции высшего образования и фундаментальной науки.