Приведено
описание параметров и характеристик диодов, биполярных и полевых
транзисторов в различных схемах включения. <...> 5) проникновение избыточных носителей заряда (инжекция) в
глубь области полупроводника, прилегающей к запорному слою; <...> Собственные полупроводники
Полупроводник, имеющий в узлах кристаллической решетки только свои атомы, называется собственным полупроводником. <...> Для собственного полупроводника концентрация электронов в зоне
проводимости определяется соотношением
ni 2 <...> Аналогично (1.7) запишем выражение для концентрации дырок в
валентной зоне собственного полупроводника:
W
pi 2 <...> Донорные полупроводники
Полупроводники, у которых часть атомов основного вещества в
узлах кристаллической решетки замещена атомами другого вещества,
называются примесными полупроводниками. <...> Энергетическая диаграмма донорного полупроводника
14
Концентрация электронов, находящихся в зоне проводимости донорного полупроводника nn , определяется выражением
nn Nd ni Nd , <...> (1.16)
где pn – концентрация дырок в донорном полупроводнике. <...> Поэтому в донорном
полупроводнике основными носителями заряда являются электроны, а
дырки – неосновными носителями. <...> Акцепторные полупроводники
При использовании в качестве примеси трехвалентных элементов
образуется акцепторный полупроводник. <...> Таким образом, атом акцепторной примеси
становится отрицательно заряженным ионом, а в атомах собственного
полупроводника, потерявших электроны, образуются вакансии, или
дырки. <...> Акцепторная примесь формирует в запрещенной зоне локальный энергетический уровень, который расположен ниже уровня Ферми, как показано на рис. <...> Энергетическая диаграмма акцепторного
полупроводника
В акцепторном полупроводнике p p n p , потому основные носители заряда – это дырки, а электроны являются неосновными носителями заряда. <...> Если к полупроводниковому кристаллу приложить внешнее электрическое поле
E , то на хаотическое движение носителей заряда <...>
Электроника_Ч.2.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
__________________________________________________________________________
В.П. РАЗИНКИН
ЭЛЕКТРОНИКА
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Часть 2
НОВОСИБИРСК
2008
Стр.1
УДК 621.38
Р 173
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. В.А. Хрусталев,
канд. техн. наук, доц. В.М. Меренков
Работа подготовлена на кафедре ТОР
для студентов факультета радиотехники и электроники,
обучающихся по направлениям: 210300 – Радиотехника
и 210400 – Телекоммуникационные системы
Разинкин В.П.
Р 173 Электроника : учеб. пособие / В.П. Разинкин. – Новосибирск :
Изд-во НГТУ, 2008. – 108 с.
ISBN 978-5-7782-1083-7
Настоящее пособие входит в состав учебно-методического комплекса
по курсу Электроника, разработанного для студентов НГТУ,
обучающихся по направлению 210300 Радиотехника и ряда специальностей
направления 210400 – Телекоммуникационные системы.
Рассмотрены принципы работы основных видов полупроводниковых
приборов и происходящие в них физические процессы. Приведено
описание параметров и характеристик диодов, биполярных и полевых
транзисторов в различных схемах включения. Пособие может быть
использовано при мультимедийной форме чтения лекций, при выполнении
расчетно-графических заданий и подготовке к лабораторным
работам.
УДК 621.38
ISBN 978-5-7782-1083-7
© Разинкин В.П., 2008
© Новосибирский государственный
технический университет, 2008
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................5
Глава 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ .......................7
1.1. Общие сведения о полупроводниках.......................................................7
1.2. Собственные полупроводники ...............................................................10
1.3. Донорные полупроводники ....................................................................14
1.4. Акцепторные полупроводники ..............................................................16
1.5. Токи в полупроводниках ........................................................................17
1.6. Уравнение непрерывности .....................................................................21
Глава 2. КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ ....................24
2.1. Электронно-дырочный переход .............................................................24
2.2. Статическая вольт-амперная характеристика электроннодырочного
перехода ................................................................................29
2.3. Диффузионная емкость электронно-дырочного перехода ..................34
2.4. Барьерная емкость электронно-дырочного перехода...........................36
Глава 3. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ ...................................................38
3.1. Выпрямительные диоды .........................................................................38
3.2. Стабилитроны ..........................................................................................40
3.3. Варикапы..................................................................................................45
3.4. Детекторные диоды .................................................................................48
3.5. Импульсные диоды .................................................................................49
3.6. Туннельные диоды ..................................................................................51
3.7. Диоды с барьером Шоттки .....................................................................53
Глава 4. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ .........................................................54
4.1. Структура и режимы работы биполярного транзистора......................54
3
Стр.3
4.2. Принцип действия биполярного транзистора .......................................56
4.3. Физические процессы в эмиттерном переходе .....................................59
4.4. Физические процессы в базовой области ..............................................61
4.5. Физические процессы в коллекторном переходе .................................63
4.6. Статические характеристики в схеме с общей базой ...........................64
4.7. Статические характеристики в схеме с общим эмиттером..................66
4.8. Дифференциальные параметры транзистора ........................................69
4.9. Представление транзистора в виде четырехполюсника ......................70
4.10. Дрейфовый транзистор .........................................................................71
4.11. Частотные свойства биполярных транзисторов .................................74
Глава 5. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ................................................................81
5.1. Полевой транзистор с управляющим переходом .................................81
5.2. Полевой транзистор с изолированным затвором .................................89
5.2.1. МОП-транзистор с индуцированным каналом ...........................90
5.2.2. МОП-транзисторы с встроенным каналом..................................94
Глава 6. НАНОТЕХНОЛОГИИ В ЭЛЕКТРОНИКЕ ..........................................98
6.1. Двухуровневые квантовые системы ......................................................98
6.2. Транзисторы на основе наноструктур .................................................100
ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................................105
4
Стр.4