підручник. – К. : НТУУ «КПІ», 2015. – 484 с.
Висвітлено фізичні процеси більшості відомих дискретних приладів
твердотільної електроніки. Подано основні відомості з фізики
напівпровідників, фізики утворення електронно-діркового та інших
електронних переходів; розглянуто теоретичну модель
електронно-діркового переходу та його властивості. Докладно
викладено принцип дії, параметри і характеристики
напівпровідникових діодів, біполярних і польових транзисторів,
тиристорів та оптоелектронних приладів. Наведено деякі прилади на
нанорозмірних і квантових ефектах.
Для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за програмою підготовки бакалаврів з галузі знань «Електроніка», а також може бути корисним магістрам і аспірантам електронних спеціальностей. Загальні відомості з фізики напівпровідників
Електропровідність речовини
Основи зонної теорії
Відмінності між металами, напівпровідниками та діелектриками з погляду зонної теорії
Структура напівпровідників і типи провідності
Власна електропровідність
Домішкова електропровідність
Розподіл носіїв заряду в зонах напівпровідника. Рівень Фермі
Концентрація носіїв заряду в напівпровідниках у рівноважному стані
Положення рівня Фермі в забороненій зоні напівпровідника. Вплив концентрації носіїв заряду та температури
Концентрація носіїв заряду в напівпровідниках у нерівноважному стані
Питома електропровідність і питомий опір. Вплив температури
Температурна залежність концентрації носіїв
Температурна залежність рухливості носіїв
Струми в напівпровідниках
Рух носіїв заряду в сильних електричних полях Електричні переходи між напівпровідниками
Електронно-дірковий перехід. Структура та методи утворення
Фізичні процеси під час створення р-n переходу
P-n перехід у рівноважному стані
Струми через p-n перехід
Висота потенціального бар’єра р-п переходу
Розподіл електричного поля та потенціалу в p-n переході. Ширина переходу
P-n перехід у нерівноважному стані
Струми через p-n перехід. Висота потенціального бар’єра та ширина переходу
Інжекція та екстракція носіїв заряду
Розподіл носіїв заряду в базі у разі прямого та зворотного зміщень переходу. Рівень інжекції
Вольт-амперна характеристика ідеалізованого p-n переходу
Вольт-амперна характеристика реального p-n переходу
Зворотна гілка вольт-амперної характеристики
Пряма гілка вольт-амперної характеристики
Температурна залежність вольт-амперної характеристики
Електричний пробій p-n переходу
Фізичні параметри та модель p-n переходу
Опір p-n переходу
Бар’єрна ємність р-п переходу
Дифузійна ємність р-п переходу
P-n перехід на малому змінному сигналі
Малосигнальна схема заміщення p-n переходу
P-n перехід на високому рівні інжекції
Переходи між домішковими та власними напівпровідниками
Переходи між однотипними напівпровідниками
Гетеропереходи Напівпровідникові діоди
Класифікація діодів
Випрямні діоди
Германієві діоди
Кремнієві діоди
Арсенід-галієві діоди
Силові діоди
Імпульсні діоди
Перемикання діода з прямого вмикання на зворотне
Проходження імпульсів прямого струму через діод
Основні параметри імпульсних діодів
Діоди з нагромадженням заряду
Напівпровідникові стабілітрони та стабістори
Принцип дії стабілітрона
Основні параметри стабілітронів
Стабістори
Варикапи
Структура та принцип дії варикапа
Основні параметри варикапів
Добротність варикапа
Залежність параметрів варикапів від температури
Тунельні діоди
Структура та принцип дії тунельного діода
Основні параметри тунельних діодів
Частотні властивості тунельних діодів
Обернений тунельний діод
Діоди з переходом метал-напівпровідник (Діоди Шотткі)
Контакт металу та напівпровідника
Вольт-амперна характеристика контакту метал-напівпровідник
Структура та властивості діода Шотткі
Перемикальні діоди
Діоди з p-n переходом
Діоди з p-і-n структурою
Основні параметри перемикальних діодів
Лавинно-пролітні діоди
Структура та режим роботи лавинно-пролітного діода
Основні параметри лавинно-пролітних діодів
Інжекційно-пролітні діоди
Діоди Ганна
Структура та принцип роботи діода Ганна
Доменні режими
Режим обмеженого нагромадження об’ємного заряду
Основні параметри діодів Ганна Біполярні транзистори
Структура транзистора
Режими роботи транзистора. Розподіл носіїв заряду в областях бездрейфового транзистора
Фізичні процеси у транзисторі в активному режимі
Співвідношення між струмами транзистора в активному режимі
Схеми вмикання транзистора. Підсилення в транзисторі
Ефект Ерлі
Статичні характеристики ідеалізованого транзистора
Залежність між струмами та напругами ідеалізованого транзистора
Рівняння Еберса-Молла
Статичні характеристики реального транзистора
Характеристики для схеми із загальною базою
Характеристики для схеми із загальним емітером
Параметри транзисторів
Фізичні параметри транзистора
Зовнішні параметри транзистора
Залежність параметрів від режиму роботи
Залежність параметрів від температури
Електричний пробій в транзисторах
Види пробою
Особливості пробою планарних транзисторів
Методи підвищення пробивних напруг
Частотні властивості транзисторів
Частотна зележність коефіцієнта α
Частотна зележність коефіцієнта β
Робота транзистора в імпульсному режимі
Схема із загальною базою
Схема із загальним емітером
Аналіз перехідних процесів у транзисторі
Біполярний транзистор з діодом Шотткі
Дрейфові транзистори
Електричне поле та дрейфова швидкість носіїв у базі транзистора
Розподіл носіїв заряду в базі транзистора
Власні шуми транзисторів
Особливості роботи транзистора на високих рівнях інжекції
Різновиди біполярних транзисторів
Потужні транзистори
Складені транзистори
Одноперехідні транзистори Тиристори
Диністор. Структура та принцип дії
Тріодний тиристор
Ефект du/dt у тиристорах
Ефект dі/dt у тиристорах
Параметри тиристорів
Різновиди тиристорів
Тиристор із зашунтованим емітерним переходом
Тиристор зі зворотною провідністю
Симетричний тиристор
Запірний тиристор Польові транзистори
Польові транзистори з керувальним р-п переходом
Структура та принцип дії транзистора
Вольт-амперні характеристики транзистора
Розрахунок стокових характеристик
Частотні властивості польових транзисторів
Польові транзистори з ізольованим заслоном
Структура та принцип дії транзистора
Мдн-транзистори з індукованим каналом
Вольт-амперні характеристики Мдн-транзисторів
Параметри транзисторів
Мдн-транзистори із вбудованим каналом
Особливості короткоканальних Мдн-транзисторів
Потужні польові транзистори
Потужні транзистори з керувальним р-п переходом
Потужні Мдн-транзистори Прилади на нанорозмірних і квантових ефектах
Біполярні транзистори на гетеропереходах
Польові гетеротранзистори
Транзистори на «гарячих» електронах
Прилади на резонансно-тунельному ефекті
Резонансно-тунельні діоди
Резонансно-тунельні транзистори
Одноелектронні транзистори Оптоелектронні напівпровідникові прилади
Фотометричні параметри оптичного випромінювання
Фотоелектричні напівпровідникові приймачі
Внутрішній фотоефект у напівпровідниках
Фоторезистори
Фотоелектричні діоди
Структура та принцип дії фотодіода
Основні характеристики та параметри фотодіодів
Різновиди фотодіодів
Фотоприймачі з внутрішнім підсиленням
Біполярні фототранзистори
Складені фототранзистори
Польові фототранзистори
Фототиристори
Світловипромінювальні прилади
Люмінесценція
Світлодіоди
Особливості світлодіодів на основі гетероструктур
Напівпровідникові інжекційні лазери
Фотоелектричні елементи
Структура та принцип дії
Основні параметри та характеристики
Різновиди фотоелементів Додатки
Приклади розв'язання задач
Класифікація та системи умовних позначень напівпровідникових приладів
Система умовних графічних позначень напівпровідникових приладів
Приклади умовних позначень
Умовні позначення та класифікація закордонних напівпровідникових приладів
Основні параметри германію, кремнію та арсеніду галію (при температурі 300 К)
фізичні константи
Для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за програмою підготовки бакалаврів з галузі знань «Електроніка», а також може бути корисним магістрам і аспірантам електронних спеціальностей. Загальні відомості з фізики напівпровідників
Електропровідність речовини
Основи зонної теорії
Відмінності між металами, напівпровідниками та діелектриками з погляду зонної теорії
Структура напівпровідників і типи провідності
Власна електропровідність
Домішкова електропровідність
Розподіл носіїв заряду в зонах напівпровідника. Рівень Фермі
Концентрація носіїв заряду в напівпровідниках у рівноважному стані
Положення рівня Фермі в забороненій зоні напівпровідника. Вплив концентрації носіїв заряду та температури
Концентрація носіїв заряду в напівпровідниках у нерівноважному стані
Питома електропровідність і питомий опір. Вплив температури
Температурна залежність концентрації носіїв
Температурна залежність рухливості носіїв
Струми в напівпровідниках
Рух носіїв заряду в сильних електричних полях Електричні переходи між напівпровідниками
Електронно-дірковий перехід. Структура та методи утворення
Фізичні процеси під час створення р-n переходу
P-n перехід у рівноважному стані
Струми через p-n перехід
Висота потенціального бар’єра р-п переходу
Розподіл електричного поля та потенціалу в p-n переході. Ширина переходу
P-n перехід у нерівноважному стані
Струми через p-n перехід. Висота потенціального бар’єра та ширина переходу
Інжекція та екстракція носіїв заряду
Розподіл носіїв заряду в базі у разі прямого та зворотного зміщень переходу. Рівень інжекції
Вольт-амперна характеристика ідеалізованого p-n переходу
Вольт-амперна характеристика реального p-n переходу
Зворотна гілка вольт-амперної характеристики
Пряма гілка вольт-амперної характеристики
Температурна залежність вольт-амперної характеристики
Електричний пробій p-n переходу
Фізичні параметри та модель p-n переходу
Опір p-n переходу
Бар’єрна ємність р-п переходу
Дифузійна ємність р-п переходу
P-n перехід на малому змінному сигналі
Малосигнальна схема заміщення p-n переходу
P-n перехід на високому рівні інжекції
Переходи між домішковими та власними напівпровідниками
Переходи між однотипними напівпровідниками
Гетеропереходи Напівпровідникові діоди
Класифікація діодів
Випрямні діоди
Германієві діоди
Кремнієві діоди
Арсенід-галієві діоди
Силові діоди
Імпульсні діоди
Перемикання діода з прямого вмикання на зворотне
Проходження імпульсів прямого струму через діод
Основні параметри імпульсних діодів
Діоди з нагромадженням заряду
Напівпровідникові стабілітрони та стабістори
Принцип дії стабілітрона
Основні параметри стабілітронів
Стабістори
Варикапи
Структура та принцип дії варикапа
Основні параметри варикапів
Добротність варикапа
Залежність параметрів варикапів від температури
Тунельні діоди
Структура та принцип дії тунельного діода
Основні параметри тунельних діодів
Частотні властивості тунельних діодів
Обернений тунельний діод
Діоди з переходом метал-напівпровідник (Діоди Шотткі)
Контакт металу та напівпровідника
Вольт-амперна характеристика контакту метал-напівпровідник
Структура та властивості діода Шотткі
Перемикальні діоди
Діоди з p-n переходом
Діоди з p-і-n структурою
Основні параметри перемикальних діодів
Лавинно-пролітні діоди
Структура та режим роботи лавинно-пролітного діода
Основні параметри лавинно-пролітних діодів
Інжекційно-пролітні діоди
Діоди Ганна
Структура та принцип роботи діода Ганна
Доменні режими
Режим обмеженого нагромадження об’ємного заряду
Основні параметри діодів Ганна Біполярні транзистори
Структура транзистора
Режими роботи транзистора. Розподіл носіїв заряду в областях бездрейфового транзистора
Фізичні процеси у транзисторі в активному режимі
Співвідношення між струмами транзистора в активному режимі
Схеми вмикання транзистора. Підсилення в транзисторі
Ефект Ерлі
Статичні характеристики ідеалізованого транзистора
Залежність між струмами та напругами ідеалізованого транзистора
Рівняння Еберса-Молла
Статичні характеристики реального транзистора
Характеристики для схеми із загальною базою
Характеристики для схеми із загальним емітером
Параметри транзисторів
Фізичні параметри транзистора
Зовнішні параметри транзистора
Залежність параметрів від режиму роботи
Залежність параметрів від температури
Електричний пробій в транзисторах
Види пробою
Особливості пробою планарних транзисторів
Методи підвищення пробивних напруг
Частотні властивості транзисторів
Частотна зележність коефіцієнта α
Частотна зележність коефіцієнта β
Робота транзистора в імпульсному режимі
Схема із загальною базою
Схема із загальним емітером
Аналіз перехідних процесів у транзисторі
Біполярний транзистор з діодом Шотткі
Дрейфові транзистори
Електричне поле та дрейфова швидкість носіїв у базі транзистора
Розподіл носіїв заряду в базі транзистора
Власні шуми транзисторів
Особливості роботи транзистора на високих рівнях інжекції
Різновиди біполярних транзисторів
Потужні транзистори
Складені транзистори
Одноперехідні транзистори Тиристори
Диністор. Структура та принцип дії
Тріодний тиристор
Ефект du/dt у тиристорах
Ефект dі/dt у тиристорах
Параметри тиристорів
Різновиди тиристорів
Тиристор із зашунтованим емітерним переходом
Тиристор зі зворотною провідністю
Симетричний тиристор
Запірний тиристор Польові транзистори
Польові транзистори з керувальним р-п переходом
Структура та принцип дії транзистора
Вольт-амперні характеристики транзистора
Розрахунок стокових характеристик
Частотні властивості польових транзисторів
Польові транзистори з ізольованим заслоном
Структура та принцип дії транзистора
Мдн-транзистори з індукованим каналом
Вольт-амперні характеристики Мдн-транзисторів
Параметри транзисторів
Мдн-транзистори із вбудованим каналом
Особливості короткоканальних Мдн-транзисторів
Потужні польові транзистори
Потужні транзистори з керувальним р-п переходом
Потужні Мдн-транзистори Прилади на нанорозмірних і квантових ефектах
Біполярні транзистори на гетеропереходах
Польові гетеротранзистори
Транзистори на «гарячих» електронах
Прилади на резонансно-тунельному ефекті
Резонансно-тунельні діоди
Резонансно-тунельні транзистори
Одноелектронні транзистори Оптоелектронні напівпровідникові прилади
Фотометричні параметри оптичного випромінювання
Фотоелектричні напівпровідникові приймачі
Внутрішній фотоефект у напівпровідниках
Фоторезистори
Фотоелектричні діоди
Структура та принцип дії фотодіода
Основні характеристики та параметри фотодіодів
Різновиди фотодіодів
Фотоприймачі з внутрішнім підсиленням
Біполярні фототранзистори
Складені фототранзистори
Польові фототранзистори
Фототиристори
Світловипромінювальні прилади
Люмінесценція
Світлодіоди
Особливості світлодіодів на основі гетероструктур
Напівпровідникові інжекційні лазери
Фотоелектричні елементи
Структура та принцип дії
Основні параметри та характеристики
Різновиди фотоелементів Додатки
Приклади розв'язання задач
Класифікація та системи умовних позначень напівпровідникових приладів
Система умовних графічних позначень напівпровідникових приладів
Приклади умовних позначень
Умовні позначення та класифікація закордонних напівпровідникових приладів
Основні параметри германію, кремнію та арсеніду галію (при температурі 300 К)
фізичні константи