Министерство образования и науки РФ московский энергетический институт (технический университет)

Вид материала

Документы

Содержание Учебные пособия Типы экзаменационных задач

Подобный материал:

• Программа 1-3 октября 2003 года Москва Организаторы и спонсоры Министерство образования, 141.3kb.
• Министерство образования и науки РФ московский физико-технический институт (Государственный, 56.07kb.
• Методы повышения селективности низковольтных автоматических выключателей, 294.5kb.
• Министерство Высшего Образования РФ. Московский Институт Электронной Техники (Технический, 284.55kb.
• О проблемах измерения эффективности мероприятий корпоративных паблик рилейшнз бельских, 101.09kb.
• Отчет государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования, 2810.92kb.
• Моделирование старения кабелей и проводов в условиях тропического климата, 215.85kb.
• Разработка методик и устройств химического контроля водного теплоносителя на тэс, 328.54kb.
• Московский энергетический институт (Технический университет), 604.45kb.
• Московский Государственный Институт Электроники и Математики (Технический Университет), 10.69kb.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ


МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

П Р О Г Р А М М А

ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В МАГИСТРАТУРУ ПО НАПРАВЛЕНИЮ


Электроника и наноэлектроника


«Утверждаю»

Директор института

электротехники

Грузков С.А.

Зав. кафедрой

ФЭМАЭК


Серебрянников С.В..


Классификация полупроводниковых приборов и ИМС. Основные физико-математические соотношения, используемые для анализа полупроводниковых структур.

Контактные явления. Работа выхода, термоэлектронная эмиссия, контактная разность потенциалов, контакт металл–металл, металл–диэлектрик, металл–полупроводник, полупроводник–полупроводник, омический контакт.

Полупроводниковые структуры, содержащие один p–n переход. Физические явления в них, энергетические диаграммы, характеристики, свойства. Малосигнальные модели диода.

Полупроводниковые структуры, содержащие два и более p–n переходов. Физические явления в них, энергетические диаграммы, характеристики, свойства. Модели биполярных транзисторов и тиристоров.

Физические принципы работы униполярных приборов: полевых транзисторов с p–n переходом в качестве затвора, полевых транзисторов типа металл–полупроводник, МОП–конденсаторов, приборов с зарядовой связью, полевых транзисторов типа МОП. Свойства таких приборов, их основные характеристики, модели.

Полупроводниковые стpуктуpы СВЧ диапазона: туннельные приборы, лавинно–пролетные диоды и другие приборы на пролетном эффекте, приборы на эффекте междолинного перехода электронов.

Тонкопленочные стpуктуpы: тонкопленочные полевые транзисторы с изолированным затвором, транзисторы на горячих электронах, структура металл–диэлектрик–металл.

Стpуктуpы, основанные на объемных эффектах. Биполярные интегральные схемы. Биполярные транзисторы интегральных схем. Диоды интегральных схем. Электротермические модели биполярных интегральных схем. Биполярные СБИС.

Интегральные схемы на основе полевых транзисторов.

Расчет биполярных транзисторов. Расчет диодов. Расчет гетероструктур на основе различных полупроводников. Расчет параметров биполярных ИМС.

ЛИТЕРАТУРА

. Учебники

1. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов. –М.: Мир, 1984, т 1, 2. –900 с.

2. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. –М.:, Энергоатомиздат, 1986. –320 с.

3. Шур М. Физика полупроводниковых приборов. –М.: Мир, 1992. –320 с.

4. Павлов В.П., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. –М.: Высш. шк. 2000. –494 .с.

5. Маллер Р., Кеймсинс Т. Элементы интегральных схем. –М.: , Мир, 1989. –630 с.

6. Бубенников А.Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем. –М.:, Высшая школа, 1989. –325 с.

Учебные пособия

1. Физика твердого тела. Лабораторный практикум. В 2 т. /Под ред. профессора А.Ф. Хохлова. Том Ι. Методы получения твердых тел и исследования их структуры. –М.: Высш. шк., 2001. –364 с.

2. Физика твердого тела. Лабораторный практикум. В 2 т. /Под ред. профессора А.Ф. Хохлова. Том ΙΙ. Физические свойства твердых тел. – 2-е изд. испр. –М.: Высш. шк., 2001. –484 с.

3. Физика твердого тела / И.К. Верещагин, С.М. Кокин, В.А. Никитенко и др.; Под ред. И.К. Верещагина. –М.: Высш. шк., 2001. –237 с.

4. Епифанов Г.И., Мома Ю.А. Физические основы констpуиpования и технологии РЭА и ЭВА. –М.: Советское pадио, 1979. –352 с.

ТИПЫ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ЗАДАЧ

Задача №1

Образец кремния n-типа, находящийся в состоянии термодинамического равновесия при температуре 300 К, характеризуется слудующими параметрами: удельное сопротивление 5 Ом.см; подвижность электронов 1600 см².В^-1с^-1; подвижность дырок 600 см².В^-1.с^-1; собственная концентрация носителей 1,4.10¹⁰см^-3 и эффективная плотность уровней в зоне проводимости 10¹⁹см^-3. Определите: а)концентрацию электронов и дырок; б)положение уровня Ферми.

Задача №2

Найдите положение уровней Ферми в германии, находящемся в состоянии термодинамического равновесия. Материал легирован акцепторными атомами с концентрацией 10¹⁵см^-3.Значения температуры Т=0, 100, 300 и 400К. Считайте, что при Т=100К ионизированными оказываются 50%, а при более высоких температурах ионизировано 100% примесных атомов. При комнатной температуре Тк имеет равенство

ni = 3/1,10*Tk*exp(-9,100/Tk).


Задача №3


Изобразите энергетические диаграммы для транзистора типа n-p-n, работающего в активном режиме при нормальном и инверсном включении.


Задача №4

Имеется транзистор типа n+-p-n, находящийся в состоянии термодинамического равновесия. Изобразите графически:

а) диаграмму энергетических зон;

б) распределение заряда;

в) распределение напряженности электрического поля.


Задача №5

Укажите, какими должны быть напряжения Uбэ и Uкб, чтобы транзистор типа

n –p-n работал в режиме: а)активном, б)насыщения, в)отсечки, г)инверсном.


Задача №6

Идеальный n-p-n транзистор имеет площадь поперечного сечения А=10^-6 м² и концентрацию избыточных неосновных носителей в базе около эмиттерного перехода 10²⁰ м^-3 ( за счет инжекции через переход эмиттер-база). Активная толщина базы Wб=2.10^-5м, подвижность электронов n=0,39м²/В с, транзистор находится при комнатной температуре.

а)Изобразите ориентировочный график распределения концентрации электронов в базовой области.

б) Оцените ток коллектора.


Задача №7

Кремниевый транзистор типа n-p-n при комнатной температуре имеет концентрацию примесей в базе 1,3.10²³ м-3 и в коллекторе 1,3.10²⁴ м^-3. Толщина активной области базы при Uкб=0 составляет 1 мкм. Определить _кб; _эб. Построить энергетическую диаграмму в условия ровновесия.

Задача №8


Имеется изготовленный из кремния p-n переход, находящийся при температуре 300 К, р-область перехода легирована атомами бора с концентрацией 10²¹ м^-3. Область n перехода легирована атомами фосфора с концентрацией 10²⁰ м^-3. Вычислите:

а) высоту потенциального барьера U₀, если U=0; ni=1,5.10¹⁰ см^-3;

б)координаты границ обедненной области с каждой стороны перехода, если приложенное напряжение U=-10 В. Параметр ₀ =1,062.10^-12 Ф/см.


Задача №9

Кремниевый транзистор типа n-p-n при комнатной температуре имеет концентрацию примесей в базе 1,3.10²³ м-3 и в коллекторе 1,3.10²⁴ м^-3. Толщина активной области базы при Uкб=0 составляет 1 мкм. Определить _кб; _эб. Построить энергетическую диаграмму в условия ровновесия.


Задача №10

Имеется изготовленный из кремния p-n переход, находящийся при температуре 300 К, р-область перехода легирована атомами бора с концентрацией 10²¹ м^-3. Область n перехода легирована атомами фосфора с концентрацией 10²⁰ м^-3. Вычислите:

а) высоту потенциального барьера U₀, если U=0; ni=1,5.10¹⁰ см^-3;

б)координаты границ обедненной области с каждой стороны перехода, если приложенное напряжение U=-10 В. Параметр ₀ =1,062.10^-12 Ф/см.


Задача №11

Имеется изготовленный из кремния p-n переход, находящийся при температуре 300 К, р-область перехода легирована атомами бора с концентрацией 10²¹ м^-3. Область n перехода легирована атомами фосфора с концентрацией1020 м^-3. Вычислите:

а) барьерную ёмкость при напряжении -10 В, если площадь поперечного сечения перехода 10^-8 м^-2;

б) напряжение лавинного пробоя U_проб.

Считайте, что данное явление наступает при напряженности электрического поля Е=1,5.10⁷ В/м.


Задача №12

Имеется резкий p-n переход, изготовленный из кремния и находящийся при температуре 300 К. Сначала напряжение смещения отсутствует. Затем к переходу прикладывают такое отрицательное смещение, что ток через диод становится равным 1 мА. Концентрация легирующих примесей по обе стороны перехода составляет 1021 м-3. Площадь поперечного сечения перехода 10-6 м2. Вычислите время, за которое напряжение смещения возрастёт до -10 В.

Указание: прежде всего найдите заряд, накопленный в диоде, смещенном напряжением -10 В, при известной высоте потенциального барьера.

Задано: ni =1,5.1010 см-3; ап=1,062.10-12 Ф\см


Задача №13


Образец кремния n-типа, находящийся в состоянии термодинамического равновесия при температуре 300 К, характеризуется слудующими параметрами: удельное сопротивление 5 Ом.см; подвижность электронов 1600 см².В^-1с^-1; подвижность дырок 600 см².В^-1.с^-1; собственная концентрация носителей 1,4.10¹⁰см^-3 и эффективная плотность уровней в зоне проводимости 10¹⁹см^-3.

Определите:

а)концентрацию электронов и дырок;

б)положение уровня Ферми.


Задача №14

Найдите положение уровней Ферми в германии, находящемся в состоянии термодинамического равновесия. Материал легирован акцепторными атомами с концентрацией 10¹⁵см^-3.Значения температуры Т=0, 100, 300 и 400К. Считайте, что при Т=100К ионизированными оказываются 50%, а при более высоких температурах ионизировано 100% примесных атомов. При комнатной температуре Тк имеет равенство

ni = 3/1,10*Tk*exp(-9,100/Tk).


Задача №15

Имеется транзистор типа n+-p-n, находящийся в состоянии термодинамического равновесия. Изобразите графически:

а) диаграмму энергетических зон;

б) распределение заряда;

в) распределение напряженности электрического поля.


Задача №16


Укажите, какими должны быть напряжения U_бэ и U_кб, что бы транзистор типа

n-p-n работал в режиме:

а) активном

б) насыщения

в) отсечки

г) инверсном

Задача №17

Имеется изготовленный из кремния p-n переход, находящийся при температуре 300 К, р-область перехода легирована атомами бора с концентрацией 10²¹ м^-3. Область n перехода легирована атомами фосфора с концентрацией 10²⁰ м^-3. Вычислите:

а) высоту потенциального барьера U₀, если U=0; ni=1,5.10¹⁰ см^-3;

б)координаты границ обедненной области с каждой стороны перехода, если приложенное напряжение U=-10 В. Параметр ₀ =1,062.10^-12 Ф/см.


Задача №18

Идеальный n-p-n транзистор имеет площадь поперечного сечения А=10^-6 м² и концентрацию избыточных неосновных носителей в базе около эмиттерного перехода 10²⁰ м^-3 ( за счет инжекции через переход эмиттер-база). Активная толщина базы Wб=2.10^-5м, подвижность электронов n=0,39м²/В с, транзистор находится при комнатной температуре.

а)Изобразите ориентировочный график распределения концентрации электронов в базовой области.

б) Оцените ток коллектора.


Задача №19


Для некоторого транзистора типа p-n-p задано: Iрэ=1мА; Inэ=0,01мА; Ipk=0,98мА;

Ink=0,001мА. Вычислите:

а)статический коэффициент передачи тока базы;

б)эффективность эмиттера или коэффициент инжекции;

в)ток базы и коэффициент передачи тока в схеме ОБ.