Просмотр кода страницы Электроника: основы и современные тенденции

5 курс, 9 семестр, 36 часов<br>
Лектор: доцент [[Пятаков Александр Павлович]]

__NOTOC__

==Электроника: основы и современные тенденции==

Конспект лекций можно найти на web-сайте [http://photospin.ru/Archive-semiconductors.html Лаборатория Фотоники и Спинтроники]

===Разделы курса===

====Лекция 1.====
Введение: четыре этапа развития электроники;
полупроводники; особенности движения электронов в твердом теле и
полупроводниках; движение электрона в свободном пространстве; движение
электрона в периодическом потенциале; положительно заряженные носители
- дырки.

====Лекция 2.====
Зонная теория проводимости: равновесные концентрации
носителей; металлы диэлектрики полупроводники; статистика
Ферми-Дирака; равновесные концентрации в собственном полупроводнике;
равновесные концентрации в примесных полупроводниках; донорная
примесь; акцепторная примесь; компенсированный полупроводник;
вырожденный полупроводник

====Лекция 3.====
Неравновесное состояние в полупроводниках: неравновесное состояние в полупроводниках: основные
уравнения движения носителей тока; уравнение непрерывности; уравнение
для плотностей токов; уравнение Гаусса; эффект Холла;
экспериментальные способы измерения концентрации, проводимости и
подвижности.

====Лекция 4.====
Датчики - резисторы. Терморезисторы: измерение и
регулирование температуры, температурная компенсация,  датчики ветра и
потока воды, болометры, реле.

====Лекция 5.====
Тензорезисторы. Фоторезисторы. Мостовая схема Механизмы
проводимости. Прохождение тока в металле: время максвелловской
релаксации, ВАХ, механизм тока. Прохождение тока через вакуум: время
пролета, ВАХ, Механизм тока. Прохождение тока через диэлектрик: время
пролета, ВАХ, механизм. Прохождение тока через монополярный
полупроводник: Время, ВАХ, Механизм. Биполярная проводимость: время
рекомбинации, проводимость, механизм.

====Лекция 6.====
Контактные явления. Сродство к электрону. Три вида
контактов: гомопереходы, гетеропереходы, Шоттки. Получение p-n
переходов, зонная диаграмма p-n перехода, p-n переход при прямом
смещении, p-n переход при обратном смещении, ВАХ p-n перехода, пробой
в p-n переходе, емкость p-n перехода, частотные свойства p-n перехода,
ограничения по быстродействию диодов. Приборы на p-n переходе

====Лекция 7.====
Контакты металл-полупроводник (Шоттки): выпрямляющий
контакт, невыпрямляющий контакт. Гетеропереходы: анизотипный контакт,
изотипный контакт. Гетероструктуры: квантовые ямы, нити, точки.

====Лекция 8.====
Твердотельные приборы СВЧ диапазона. ЛПД диод (диод
Рида): устройство и распределение полей, лавинный процесс, временные
зависимости зарядов и токов, применение ЛПД. Диод Ганна: устройство
диода, эффект Ганна, причины образования домена, практические
применения диода Ганна

====Лекция 9.====
Биполярные транзисторы. Основная идея. Соотношения между
токами коллектора, эмиттера и базы. Схема с общим эмиттером:
назначение основных элементов, коэффициент усиления по току,
коэффициент усиления по напряжению, коэффициент усиления по мощности.
Схема с общей базой: назначение основных элементов, коэффициент
усиления по току, коэффициент усиления по напряжению, коэффициент
усиления по мощности.  Быстродействие транзисторов: быстродействие в
схеме с общим эмиттером, быстродействие в схеме с общей базой.
Изготовление транзисторов.

====Лекция 10.====
Полевые транзисторы. Основная идея. Полевой транзистор с
управляемым p-n переходом (канальные): устройство, ВАХ полевого
транзистора, МДП и МОП транзисторы. МДП со встроенным каналом, МДП с
индуцированным каналом. Основные параметры полевых транзисторов:
крутизна характеристики, коэффициент усиления. Быстродействие.

====Лекция 11.====
Основные тенденции в микроэлектронике. Основные
показатели прогресса в микроэлектронике. Миниатюризация и
быстродействие. Закон Мура. Правило масштабирования. Альтернативные
материалы электроники: GaAs, углеродная электроника, органическая
электроника.

====Лекция 12.====
Наноэлектроника, одноэлектроника и молекулярная
электроника. Использование иных физических принципов в п/п
электронике: флеш-память, межзонное туннелирование, резонансное
туннелирование. Наноконтакты и квантование проводимости. Устройства
одноэлектроники и молекулярной электроники: туннельный переход на
основе конденсатора, туннельный транзистор, счетчик электронов.
Молекулярные транзисторы.

====Лекция 13.====
Спинтроника. Модель Стонера. Эффект гигантского
магнитосопротивления и его практическое применение. Головки считывания
жестких дисков (спиновый клапан). Магнитная память произвольного
доступа MRAM. Магнитные наноконтакты. Перемагничивание спиновым током.
Материалы спинтроники: magnetic Half metals (магнитные полуметаллы),
магнитные полупроводники. Спинтроника без токов проводимости:
магнитоэлектрики и мультиферроики.

====Лекция 14.====
История и современность. Электрооптические модуляторы.
Полупроводниковая фотоника. Инжекционные лазеры. Инжекционные лазеры.
Фотоника кремния. Новые концепции фотоники: фотонные кристаллы,
плазмоника, метаматериалы.