Электроника полупроводниковых приборов

5 курс, 9 семестр, 36 часов
Лектор: доцент Пятаков Александр Павлович

ЭЛЕКТРОНИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Конспект лекций можно найти на web-сайте Лаборатория Фотоники и Спинтроники

Разделы курса

Глава 1. Введение

1. Четыре этапа развития электроники
2. Полупроводники
3. Историческое введение

Глава 2. Особенности движения электронов в ТТ и П/П

1. Движение электрона в свободном пространстве
2. Движение электрона в периодическом потенциале
3. Положительные дырки

Глава 3. Зонная теория проводимости. Равновесные концентрации носителей

1. Металлы диэлектрики полупроводники
2. Статистика Ферми-Дирака
3. Равновесные концентрации в собственном полупроводнике
4. Равновесные концентрации в примесных полупроводниках
   1. Донорная примесь
   2. Акцепторная примесь
   3. Компенсированный полупроводник
   4. Вырожденный полупроводник

Глава 4. Неравновесное состояние в полупроводниках

1. Основные уравнения движения носителей тока
   1. Уравнение непрерывности
   2. Уравнение для плотностей токов
   3. Уравнение Гаусса
2. Эффект Холла
3. Экспериментальные способы измерения концентрации, проводимости и подвижности
   1. Измерение концентрации
   2. Измерение проводимости
   3. Определение подвижности

Глава 5. Датчики – резисторы.

1. Датчики
   1. Измерение и регулирование температуры
   2. Температурная компенсация
   3. Датчики ветра и потока воды
   4. Болометры
   5. Реле
2. Тензорезисторы
3. Фоторезисторы
4. Мостовая схема

Глава 6. Механизмы проводимости

1. Прохождение тока в металле
   1. . Время максвелловской релаксации
   2. ВАХ
   3. Механизм тока
2. Прохождение тока через вакуум
   1. Время пролета
   2. ВАХ
   3. Механизм тока
3. Прохождение тока через диэлектрик
   1. Время пролета
   2. ВАХ
   3. Механизм
4. Прохождение тока через монополярный п/п
   1. Время?
   2. ВАХ
   3. Механизм
5. Биполярная проводимость
   1. Время жизни
   2. Проводимость
   3. Механизм

Глава 7. Твердотельные приборы СВЧ диапазона

1. ЛПД диод (диод Рида)
   1. Устройство и распределение полей
   2. Лавинный процесс. Временные зависимости зарядов и токов
   3. Применение ЛПД
2. Диод Ганна
   1. Устройство диода
   2. Эффект Ганна
   3. Причины образования домена
   4. Практические применения диода Ганна

Глава 8. Контактные явления

1. Сродство к электрону. Три вида контактов
   1. Гомопереходы
   2. Гетеропереходы
   3. Шоттки
2. p-n переход
   1. Получение p-n переходов
   2. Зонная диаграмма p-n перехода
   3. p-n переход при прямом смещении
   4. p-n переход при обратном смещении
   5. ВАХ p-n перехода
   6. Пробой в p-n переходе
   7. Емкость p-n перехода
   8. Частотные свойства p-n перехода. Ограничения по быстродействию диодов
   9. Приборы на p-n переходе
3. Контакты металл-полупроводник (Шоттки)
   1. Выпрямляющий контакт
   2. Невыпрямляющий контакт
4. Гетеропереходы
   1. Анизотипный контакт
   2. Изотипный контакт

Глава 9. Биполярные транзисторы

1. Основная идея
2. Соотношения между токами коллектора, эмиттера и базы
3. Схема с общим эмиттером
   1. Назначение основных элементов
   2. Коэффициент усиления по току
   3. Коэффициент усиления по напряжению
   4. Коэффициент усиления по мощности
4. Схема с общей базой
   1. Назначение основных элементов
   2. Коэффициент усиления по току
   3. Коэффициент усиления по напряжению
   4. Коэффициент усиления по мощности
5. Быстродействие транзисторов
   1. Быстродействие в схеме с общим эмиттером
   2. Быстродействие в схеме с общей базой
6. Изготовление транзисторов

Глава 10. Полевые транзисторы

1. Основная идея
2. Полевой транзистор с управляемым p-n переходом (канальные)
   1. Устройство
   2. ВАХ полевого транзистора
3. МДП и МОП транзисторы
   1. МДП со встроенным каналом
   2. МДП с индуцированным каналом
4. Основные параметры полевых транзисторов
   1. Крутизна характеристики
   2. Коэффициент усиления
   3. Быстродействие

Глава 11. Основные тенденции в микроэлектронике

1. 1 История
2. Основные показатели прогресса в микроэлектронике
   1. Миниатюризация и быстродействие
   2. Закон Мура
   3. Правило масштабирования
3. Использование иных физических принципов в п/п электронике
   1. Межзонное туннелирование
   2. Резонансное туннелирование
4. Новые направления в микроэлектронике

Глава 12. Наноэлектроника, одноэлектроника и молекулярная электроника

1. Терминология
2. Наноконтакты
3. Устройства одноэлектроники и молекулярной электроники
   1. Туннельный переход на основе конденсатора
   2. Туннельный транзистор
   3. Счетчик электронов
   4. Молекулярные транзисторы
4. Углеродная электроника

Глава 13. Спинтроника

1. Термин спинтроника, История (опыт Эрстед, эффект Холла)
2. Эффект гигантского магнитосопротивления и его практическое применение
   1. GMR
   2. Головки считывания жестких дисков (спиновый клапан)
   3. MRAM
   4. Магнитные наноконтакты
3. Перемагничивание спиновым током
4. Материалы спинтроники
   1. Magnetic Half metals (магнитные полуметаллы)
   2. Магнитные полупроводники
   3. Спинтроника без токов: магнитоэлектрики и мультиферроики

Глава 14. Фотоника

1. История и современность. Электрооптические модуляторы
2. Полупроводниковая фотоника. Инжекционные лазеры.
3. Инжекционные лазеры
4. Фотоника кремния
5. Новые концепции фотоники
   1. Фотонные кристаллы
   2. Плазмоника
   3. Метаматериалы