Физические основы электроники - Учебное пособие

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования.2 Виды диодов4.1 Биполярные транзисторы4.1.2 Принцип действия транзистора 4.1.3 Схемы включения транзисторов5.2 Диодные тиристоры (динисторы)6.1 Классификация, основные характеристики и параметры усилителей 6.2 Искажения в усилителях 6.3 Обратные связи в усилителях 6.3.2 Влияние последовательной отрицательной ОС по напряжению на входное и выходное сопротивления усилителя 6.3.3 Влияние отрицательной ОС на нелинейные искажения и помехи7.1 Определение усилителя постоянного тока. дрейф нуля 7.3 Дифференциальные усилители 7.3.2 Схемы включения дифференциального усилителя8.4 Применение операционных усилителей9.1 Компараторы10.2 Типы Интегральных схем 10.3 Особенности интегральных схем как нового типа электронных приборов ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 1. Лабораторная работа 2.В полупроводниках, в которых отсутствуют дефекты и примеси (их принято называть собственными) с ростом температуры проводимость растет примерно по экспоненциальному закону: Чтобы рассмотреть структуру и энергетические свойства кристаллических твердых тел, к которым относятся кремний и германий (полупроводники, получившие наибольшее распространение для изготовления полупроводниковых приборов), следует сначала обратиться к энергетическим свойствам отдельного атома. Атом состоит из ядра, вокруг которого движутся электроны, создавая электронную оболочку. Суммарный отрицательный заряд электронов уравновешивает положительный заряд ядра, так что в нормальном состоянии атом электрически нейтрален. Двигаясь вокруг ядра по определенным орбитам, электроны удалены от ядра на разные расстояния и, соответственно, обладают разной по величине энергией: чем дальше от ядра, тем больше энергия электрона и тем слабее он связан с ядром. Если атом находится в нормальном состоянии и не поглощает извне энергию, то все нижние разрешенные энергетические уровни заняты электронами; переход электрона с одного уровня на другой невозможен.При образовании кристалла полупроводника каждый атом, находясь в узле кристаллической решетки, создает связи с четырьмя соседними атомами. Электроны связывают атомы и удерживаются в этой связи силами притяжения к ядрам этих атомов. На месте, откуда ушел электрон, условие электронейтральности нарушается, и возникает положительно заряженная вакансия электрона, которую принято называть дыркой (положительный заряд обусловлен не скомпенсированным зарядом ядра). У электронов валентной зоны появилась возможность занять это состояние, при этом, по мере того как валентные электроны занимают соответствующее дырке вакантное состояние, дырка в энергетической зоне перемещается от потолка валентной зоны к ее дну. Свободные электроны движутся в пространстве между узлами кристаллической решетки, а дырки - по ковалентным связям, поэтому подвижность отрицательных носителей заряда больше, чем положительных.За счет введения примеси можно значительно улучшить электропроводность полупроводника, создав в нем существенное преобладание одного какого-либо типа подвижных носителей заряда - дырок или электронов. При введении в четырехвалентный полупроводник, например кристалл кремния или германия, примеси пятивалентного химического элемента (мышьяка, сурьмы, фосфора) атомы примеси замещают атомы исходного вещества в некоторых узлах кристаллической решетки (рис. Четыре валентных электрона атома примеси создают ковалентные связи с четырьмя соседними атомами исходного полупроводника, а пятый электрон, не занятый в связи, оказывается избыточным и легко отрывается от атома. Положительный заряд иона примеси компенсируется отрицательным зарядом свободного электрона, и слой полупроводника с примесью остается электрически нейтральным, если свободный электрон не уходит из этого слоя. Примесь, атомы которой отдают электроны, называют донорной, При введении донорной примеси концентрация электронов в кристалле резко возрастает.Электрический ток может возникнуть в полупроводнике только при направленном движении носителей заряда, которое создается либо под воздействием электрического поля (дрейф), либо вследствие неравномерного распределения носителей заряда по объему кристалла (диффузия). Если электрическое поле отсутствует, и носители заряда имеют в кристалле равномерную концентрацию, то электроны и дырки совершают непрерывное хаотическое тепловое движение. В результате столкновения носителей заряда друг с другом и с атомами кристаллической решетки скорость и направление их движения все время изменяются, так что тока в кристалле не будет. Движение носителей заряда упорядочивается: электроны перемещаются по направлению к положительному электроду, дырки - к отрицательному. Направленное движение носителей заряда под действием сил электрического поля называют дрейфом, а вызванный этим движением ток - дрейфовым током.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

1.1 Строение и энергетические свойства кристаллов твердых тел

1.2 Электропроводность собственных полупроводников

1.3 Электропроводность примесных полупроводников

1.4 Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках

2. ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД

2.1 Электронно-дырочный переход при отсутствии внешнего напряжения

2.2 Электронно-дырочный переход при прямом напряжении

2.3 Электронно-дырочный переход при обратном напряжении

2.4 Вольт-амперная характеристика электронно- дырочного перехода. Пробой и емкость p-n-перехода

3. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ