ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тихоокеанский государственный университет

Институт информационных технологий

Кафедра вычислительной техники

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Директор Института Начальник информационных технологий учебно-методического управления Воронин В.В. Иванищев Ю.Г.

_ подпись ФИО подпис ь ФИО _” _” _2009г. _2009г

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине Физические основы Электроники Специальность 210404 “Многоканальные телекоммуникационные системы” Отчетность Часов занятий Учебный план тест(контрольное задание) траектории Основной Учебный план специальности контрольная работа (направления) специальности Аббревиатура заданной траектории экзамен зачет РГР КП КР Сам раб уч. план по ГОС переат лкц лбр ауд прз всего на сес.

МТС 3 102 102 34 17 51 Рабочая программа составлена в соответствии с содержанием и требованиями Государственных образовательных стандартов и утвержденной _ программой дисциплины Дата утверждения Рабочую программу составил _ Зелев Л.В.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры, Протокол № от < > 2009г.

Заведующий кафедрой _ < > Сай С.В. 2009г.

Одобрено Учебно -_методической комиссией протокол № _ от < > сентября 2009г.

Председатель УМКС _ < > сентября 2009г.

Введение. Смысл термина ‘электроника’. Области электроники. Цели и задачи дисциплины Введение в физику полупроводников.. Зонная модель твердых тел.

Классификация твердых тел (металлы, полупроводники, диэлектрики).

Кристаллическая решетка полупроводников. Собственный полупроводник.

Энергетическая (зонная) диаграмма собственного полупроводника. Примесные полупроводники. Доноры и акцепторы. Проводимости п-н р-типа. Зонные диаграммы, уровни доноров и акцепторов. Компенсированные полупроводники.

Концентрация носителей заряда в полупроводниках. Генерация и рекомбинация носителей. Условие электрической нейтральности.

Уровень Ферми. Зависимость положения уровня Ферми от концентрации примесей, температуры полупроводника. Вырожденные полупроводники. Время жизни неравновесных носителей. Механизмы рекомбинации. Эффективное время жизни.

Кинетика носителей заряда в полупроводниках и токи. Движение носителей в электрическом поле. Дрейфовая скорость, подвижность, плотность дрейфового тока. Эффективная масса. Коэффициент Физические процессы при контакте полупроводник. Разновидность контактов в полупроводниковой электроники. Зонные диаграммы.

Работа выхода и контактная разность потенциалов. ВАХ. Условие получения омического контакта.

Электронно-дырочный переход в состоянии равновесия. Контактная разность потенциалов в зависимости от ширины запрещенной зоны, концентрации примесей и температуры. Ширина обедненной области.

Неравновесное состояние p-n перехода. Прямое и обратное включение.

ВАХ идеализированного перехода и его уравнение. Зависимость ВАХ от концентрации примесей и температуры. Параметры p-n перехода и его электрическая модель. Дифференциальное сопротивление. Барьерная и диффузионная емкость. Вольт-фарадная характеристика p-n перехода.

Инерционность процессов в p-n переходе.

Отличие реальных электронно – дырочных переходов от идеализированных. Учет генерации и рекомбинации носителей заряда в обедненной области перехода, учет лавинного, туннельного и теплового пробоев при обратном включении перехода.

Физические процессы при контакте полупроводников с различной шириной запрещенной зоны (гетеропереходы). Зонные диаграммы.

Физические процессы в структуре с двумя взаимодействующими переходами на основе биполярного транзистора. Схемы включения с общей фазой, общим эмиттером и общим коллектором. Физические процессы при прямом включении эмиттерного и обратном включении коллекторного переходов. Движение носителей заряда через переходы в базовую область, коэффициенты инъекции, переноса, лавинного умножения. Диффузионные и дрейфовые составляющие токов.

Физические процессы в структуре металл-диэлектрикполупроводник (МДП-структура). Зонные диаграммы в состоянии термодинамического равновесия, возможности инверсии типа проводимости полупроводника. Емкость МДП структуры.

Физические основы управления током в приборах с МДПструктурой. МДП - транзисторы со встроенным и индуцированным каналами. Параметры и идеализированные статистические характеристики.

Физические основы управления током канала с помощью управляющего электрического перехода. Идеализированные статические характеристики и параметры структур.

полупроводниках. Фотопроводимость. Фотодетекторный режим.

Фотоэдс. Понятие о пьезоэлектрическом эффекте в полупроводниках.

полупроводниках. Эффекты Зеебека, Пельтье, Томсона, эффекта Холла и магниторезестивного эффекта.

Физические основы электровакуумного и газоразрядных приборов.

Основы эмиссионной электроники. Принцип электростатического управления плотностью электронного потока. Физические процессы в газоразрядных приборах.

Статистика электронов и дырок в полупроводниках. Концентрация 1,38*10 см. Найти значение произведения эффективных масс электрона и дырки, если известно, что ширина запрещенной зоны меняется по закону Ед =(0,785-4*104Т)ЭВ.

Вычислить собственную концентрации электронов в кремнии при Т=300К. Эффектная плотность состояния принять равной 0,595 mo..

Ширина запрещенной зоны при Т=300К составляет 1.1 э.в Вычислить концентрацию дырок и удельное сопротивление кремния, легированного бором (NA=1017см-3), при комнатной температуре, если эффектная масса плотности состояний дырок равна 0.59mo,подвижность =100см2 В-1С-1, да=1,а энергетический уровень бора в кремнии равен Еv +0.045эв. Чему равна концентрация дырок при 30к?

Рекомбинация носителей заряда в полупроводниках. В момент времени t1 =10 c после выключения равномерной по объему генерации электронно-дырочных пар неравновесная концентрация носителей оказалась в 10 раз больше, чем в момент t2=10-3c. Определить время В образце n-Si с no=1014 см –3 рекомбинация происходит на простых центрах, их энергетический уровень Еt расположен в верхней половине запрещенной зоны и N t =2*1015см –3. При Т=300к время жизни =17мкс, при Т =200к- = 2мкс при более низких температурах Т-112.

Диффузия и дрейф носителей заряда.

Вычислить коэффициент диффузии электронов и дырок в Si при Т=300к если подвижности n =1450см 2*B-1c-1 =500см2* B-1c-1.Исследовать распределение концентрации неравновесных дырок, стационарно инжектируемых при Х=0 в однородный полубесконечный полупроводник (Х0) n- типа, если время жизни дырок р =a/p, где a=const. Считать dp>>pn дрейфом дырок пренебречь.

Поверхностные явления. Определить ход потенциала в обогащенном при поверхностном слое полупроводника n-типа. Оценить толщину обогащенного слоя, если доноры в объеме полупроводника полностью ионезированны.

Во сколько раз потенциал в точке инверсии проводимости в Si p-типа больше, чем в Ge p-типа, если концентрации дырок в объеме этих полупроводников одинаковы и равны p=2*1015 см –3 концентрации носителей заряда в собственном Si и Ge при комнатной температуре равны соответственно : nisi =1.05*1013 см –3,nict =2.2*1013 см –3 а отношения подвижностей электронов и дырок равны: si =2.9 и GE =2.1.

Определить плотность заряда в поверхностных состояниях, если к электронному нормально к его поверхности прикладывается постоянно электрическое поле Е =5*103В см-1 ( >0),и при этом поверхностная проводимость оказывается равной 10-6-1 ом и выполняется условие Термо –э.д.с. в полупроводниках. Качественно представить на графике температурную зависимость термо–э.д.с. Sip –типа в примесной и собственной областях. Определить положение энергетического уровня доноров в компенсированном полупроводнике n-типе, если термо- э.д.с.