Электроника

Чуваш. ун-та, 2001. 378 с.

2. Новожилов, О. П. Электротехника и

электроника: учебник / О. П. Новожилов. – М.: Гардарики, 2008. – 653 с.
3. Исследование полупроводниковых приборов. Метод. указ к лаб. работам. – ЧГУ, Чебоксары, 1988.
4. Полупроводниковые диоды и транзисторы. Лабораторный практикум – ЧГУ, Чебоксары, 2010.

зачет.

во все сферы жизни и деятельности людей. Достижения в этой

области в значительной мере способствуют решению сложнейших научно-технических проблем, повышению эффективности научных исследований, созданию новых видов машин и оборудования, разработке эффективных технологий и систем управления, получению материалов с уникальными свойствами, совершенствованию процессов сбора и обработки информации и др.
Охватывая широкий круг научно-технических и производственных проблем, электроника опирается на достижения различных областей знаний. При этом, с одной стороны, она ставит перед другими науками и производством новые задачи, стимулируя их дальнейшее развитие, а с другой  вооружает их качественно новыми техническими средствами и методами исследований.

(вакуумную, твердотельную и квантовую электроники), каждая из которых объединяет исследования

физико-химических явлений и процессов, имеющих фундаментальное значение как для разработки электронных приборов, так и для метода расчёта и способа изготовления таких приборов.
Данный курс лекций посвящен полупроводниковой электронике и по этой причине ориентирован на изучение физики процессов в полупроводниковых приборах и устройствах на их основе.

корнями (истоками), со старыми ветвями и молодыми побегами. Физика является

одним из центральных корней дерева электроники, так как изучает движение электронов под действием постоянных и переменных полей. Эти поля могут быть рассчитаны электродинамическими методами при известных напряжениях на электродах прибора, включенного в схему установки. Для расчета схем применяют теорию электрических цепей. При расчете траектории электронов в приборе используются сведения из теоретической механики, высшей математики и вычислительной техники. При выборе материалов для изготавливаемого прибора и способа их обработки необходимо знание химии и технологии материалов.
Нижними ветвями дерева, исторически явившимися первыми, являются вакуумная и ионная электроники. Следующими ветвями являются: схемная электроника, полупроводниковая электроника, электроника СВЧ, микроэлектроника, квантовая электроника, оптоэлектроника, криоэлектроника, космическая электроника. Выделение таких ветвей является весьма условным. В реальности большинство ветвей пересекаются между собой (например, имеются вакуумные и полупроводниковые приборы СВЧ или в квантовом приборе используется газовый разряд).

в частности, явилась необходимость в совершенствовании средств связи между отдельными

людьми и далеко расположенными селениями.
Как наука, полупроводниковая электроника сформировалась в начале ХХ века после создания основ электродинамики, открытия и исследования фотопроводимости (У. Смит, 1873), односторонней проводимости контакта металл-полупроводник (К. Ф. Браун, 1874), фотоэлектронной эмиссии (Г. Герц, 1887; А.Г. Столетов, 1905), рентгеновских лучей (В.К. Рентген, 1895), открытия электрона (Дж.Дж. Томсон, 1897), создания электронной теории (X.А. Лоренц, 1892  1909).
Появлению электронных приборов предшествовал сложный период возникновения и установления понятия об электроне как об элементарной частице. Электрон – первая частица микромира, физические свойства которой были установлены человеком. К представлению о существовании в природе элементарного электрического заряда ученых конца XIX века приводил целый ряд явлений, связанных с электричеством. Это и электризация не проводящих ток тел при трении, и явление электролиза, когда прохождение тока через растворы могло быть объяснено только тем, что молекулы растворённых в жидкости веществ состоят из электрически заряженных частиц, и открытое Эдисоном в 1881 году явление термоэлектронной эмиссии, названное эффектом Эдисона.

значение между удельными проводимостями металлов и диэлектриков.
 
В отличие от

металлов в полупроводниках носители заряда возникают при повышении температуры или поглощении энергии от другого источника.
 
В полупроводниках электропроводность осуществляется двумя различными видами движения электронов. Проводимость полупроводников можно менять в широких пределах, добавляя ничтожно малые количества примесей.

электроны с другими атомами кремния с помощью ковалентных связей.

межатомная связь. Такие «пустые» места с отсутствующими электронами получили название

дырок.
  Возникновение дырок в кристалле полупроводника создает дополнительную возможность для переноса заряда. Дырка может быть заполнена электроном, перешедшим под действием тепловых колебаний от соседнего атома.
Последовательное заполнение свободной связи электронами эквивалентно движению дырки в направлении, противоположном движению электронов, что равносильно перемещению положительного заряда.

электроны и дырки, а общая проводимость полупроводника является суммой электронной

проводимости (n-типа) и дырочной проводимости (р-типа).
Для увеличения проводимости чистых полупроводниковых материалов применяют легирование – добавление небольших количеств посторонних элементов, называемых примесями.
  Используются два типа примесей. Примеси первого типа – пятивалентные – состоят из атомов с пятью валентными электронами. Примеси второго типа – трехвалентные – состоят из атомов с тремя валентными электронами.

лишний электрон.

Электроны в таком полупроводнике являются основными носителями, а

дырки – неосновными носителями. Основные носители имеют отрицательный заряд, поэтому такой материал называется полупроводником n-типа.

В качестве донорных примесей для германия и кремния используют фосфор, мышьяк, сурьму.

индия (In), то эти атомы разместят свои три валентных электрона

среди трех соседних атомов. Это создаст в ковалентной связи дырку.

Структура кристалла кремния, легированного трехвалентным материалом

акцепторами.

Дырки являются основными носителями, а электроны – неосновными. Поскольку

основные носители имеют положительный заряд, материал называется полупроводником р-типа.
 
В качестве акцепторных примесей в германии и кремнии используют бор, алюминий, галлий, индий.

р–n-переходом.
Поскольку концентрация электронов в n-области значительно больше их концентрации

в p-области, происходит диффузия электронов из n-области в p-область. В n-области остаются неподвижные положительно заряженные ионы доноров.
Одновременно происходит диффузия дырок из p-области в n-область. За счет этого приграничная р-область приобретает отрицательный заряд, обусловленный отрицательно заряженными ионами акцепторов.

обедненный основными носителями. В слое объемного заряда возникает контактное электрическое

поле Ek, препятствующее дальнейшему переходу электронов и дырок из одной области в другую.

диода







Электрод диода, подключенный к p-области, называют анодом (А), а электрод,

подключенный к n-области – катодом (К).

структурой и одним P-N переходом.
Слой Р - акцепторная

примесь ( основные носители - дырки ). Слой N - донорная примесь (основные носители - электроны).

V или VD - обозначение диода
VS – обозначение диодной сборки
Цифра после V, показывает номер диода в схеме

Анод – это полупроводник P-типа
Катод – это полупроводник N-типа

на анод, а « - » на катод) уменьшается потенциальный

барьер, увеличивается диффузия – диод открыт (закоротка).
При приложении напряжения в обратном направлении увеличивается потенциальный барьер, прекращается диффузия – диод закрыт (разрыв).