Семинарских: 32 ч

Вид материалаСеминар

Содержание


Основы теории полупроводников
2. Металлы и полупроводники
3.Электропроводность и основы зонной теории полупроводников.
4. Генерация, рекомбинация, диффузия и дрейф носителей заряда в полупроводниках.
Основы физики полупроводниковых приборов
6. Основные параметры энергетических барьеров в полупроводниках.
7. p-n переход.
8. Полупроводниковые диоды.
10. Полевой транзистор.
Подобный материал:

Лекций: 64 ч.

Семинарских: 32 ч.

Практических: 0

Лабораторных: 0

FE.4

Дисциплины специализации.

Физические основы электроники


ECTS: 6

Лектор

Профессор кафедры физики полупроводников и наноэлектроники БГУ, доктор физико-математических наук Петров В.В.

Цель курса

Изучение основ физики полупроводников и полупроводниковых приборов, включающих наиболее актуальные аспекты физики, технологии и техники основных полупроводниковых материалов и структур, развитие полученных знаний и навыков применительно к физике полупроводниковых приборов и микроэлектронике

Базовые курсы

Общая физика

Содержание

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
  1. Кристаллы.Особенности строения кристаллов и их основные свойства. Ковалентная, ионная и металлическая связь в кристаллах.

2. Металлы и полупроводники

Свободные электроны и влияние внешнего электрического поля на ихдвижение. Зависимость удельного сопротивления металлов от температуры.

Механизмы образования носителей тока в полупроводниках. Тепловое движение. Энергия ионизации атома. Флуктуации энергии.

3.Электропроводность и основы зонной теории полупроводников.

Принцип запрета Паули. Спин электрона. Функции распределения Максвелла-Больцмана и Ферми-Дирака. Химический потенциал.

Понятие энергетической зоны и причины их возникновения. Энергетические диаграммы спектров валентных электронов для металла, полупроводника и изолятора. Условия возникновения электропроводности в полупроводниках. Ширина запрещенной зоны. Собственная электропроводность полупроводников.

Донорные и акцепторные примеси в полупроводниках. Понятие дырки и дырочной проводимости. Примесная электропроводность. Компенсация. Температурная зависимость концентрации носителей заряда в полупроводниках.


4. Генерация, рекомбинация, диффузия и дрейф носителей заряда в полупроводниках.

Рекомбинация носителей заряда. Межзонная рекомбинация и рекомбинация с участием ловушек.

Время жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках. Случай линейной рекомбинации. Ловушки захвата носителей заряда и центры рекомбинации. Безизлучательная и излучательная типы рекомбинации носителей заряда в полупроводниках.

Явления диффузии и дрейфа носителей заряда в полупроводниках.


ОСНОВЫ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ


5. Барьеры.

Барьер на границе кристалла.. Работа выхода. Образование двойного заряженного слоя. Работа выхода в полупроводниках.

Поверхностные состояния. Изгибы энергетических зон, связанные с присутствием поверхностных состояний. Поверхностный потенциал. Влияние поверхностных состояний на работу выхода в полупроводниках..


6. Основные параметры энергетических барьеров в полупроводниках.

Механизмы проникновения внешнего электрического поля в металл, диэлектрик и полупроводник. Уравнение Пуассона. Распределение электрического поля в барьере. Ширина и высота барьера.

7. p-n переход.

Методы получения p-n переходов.

Образование потенциального барьера на границе p-n перехода. Двойной заряженный слой. Высота и ширина барьера p-n пeрехода. Возникновение обедненного слоя. Распределение электрического поля в потенциальном барьере. Равновесие в p-n переходе. Ток насыщения.

Обратно смещенный p-n переход и распределение в нем напряжения. Обратный ток. Описание вольт-амперных характеристик обратносмещенного p-n перехода. Генерационный ток. Барьерная емкость.

Ударная ионизация. Коэффициенты умножения носителей и ударной ионизации. ВАХ лавинного диода.

Прямосмещенный p-n переход. Высота потенциального барьера прямосмещенного p-n перехода и его ВАХ. Инжекция.


8. Полупроводниковые диоды.

Выпрямительные диоды. Стабилитроны. Импульсные высокочастотные и СВЧ диоды. Диоды с накоплением заряда. Диоды Шоттки. Варикапы. Параметрические диоды. Фотоэлектрические приемники. Полупроводниковые источники излучения. Варисторы. Туннельные диоды. Диоды Ганна.


9. Биполярный транзистор.

Принцип работы биполярного транзистора. Параметры биполярного транзистора: усиление по току; коэффициент переноса; коэффициент усиления по току; быстродействие. Дрейфовый транзистор. Фототранзисторы. Оптоэлектронные транзисторы. Оптроны.

10. Полевой транзистор.

Основная идея создания полевого транзистора (идея Лилиенфельда). Роль поверхностных состояний в ее практической реализации.

Полевой транзистор с переходом (практическая реализация идеи Шокли).

МДП (МОП) транзисторы.



Методика преподавания

Лекции, семинарские занятия

Литература



!1. 2. Стильбанс Л.С. Физика полупроводников. – М.: «Советское радио», 1967.

– 452 с. !

2. Соминский М.С. Полупроводники – М.: «Физматгиз», 1961. -- 417 с.

3. Пасынков В.П., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. – С.-П.: «Лань», 2001. – 360 с.

4. Левинштейн М.Е., Симин Г.С. Барьеры. – М.: «Наука», 1987. – 320 с.

5. Викулин И.М., Стафеев В. И. Физика полупроводниковых приборов – М.: «Советское радио», 1980. –297 с.

6. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. – С.-П.: «Лань», 2001. – 362 с.

! 7. Шалимова К.В. Физика полупроводников. — М.: «Энергия», 1976. -- 392 с. !



Экзаменационная методика

Коллоквиумы, зачет, экзамен

Рекомендуется

Для студентов 2-го курса механико-математического факультета специализации «Математическая электроника»

Примечания