Бурное развитие полупроводниковой электроники началось в конце 50-х годов. В настоящее время без полупроводниковой электроники немыслимы освоение космоса и океанских глубин, атомная и солнечная энергетика, радиовещание и связь, компьютеризация и автоматизация, исследование живых организмов.
Полупроводниковая электроника изучается в виде нескольких курсов: физика полупроводников, физика полупроводниковых приборов, микроэлектроника, технология полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Курс физики полупроводниковых приборов является по существу физической основой микроэлектроники и разделение между дискретными приборами и микроэлектроникой весьма условно.
В первые годы своего развития интегральные микросхемы состояли из изолированных дискретных элементов, создаваемых в одном кристалле и соединяемых металлическими полосками по поверхности. Их современное развитие характеризуется использованием объемных связей, при которых элементы имеют общую базу и сигнал передается путем переноса носителей заряда из базы одного элемента в базу другого. Цепь элементов с общей базой уже нельзя представить в виде дискретных приборов, а необходимо рассматривать как единый полупроводниковый прибор, выполняющий функции целой схемы из дискретных элементов.
В предлагаемой вниманию читателя книге рассмотрено около ста разновидностей полупроводниковых приборов. Ограниченный объем издания не позволяет сделать подробный анализ каждого типа прибора. Поэтому расчет основных параметров проведен только для наиболее широко используемых приборов, для остальных излагаются лишь физические принципы их действия. По сравнению с первым изданием в книгу добавлены материалы по влиянию радиации на характеристики приборов, по приборам со сверх-проводящими контактами, приборам с использованием баллистического переноса носителей заряда и двумерного электронного га-3<ч. оптоэлектронным и магнитоэлектронным приборам.
ОГЛАВЛЕНИЕ
' Предисловие ................. 3
Глава 1. Электронно-дырочные переходы........ 4
1.1. Образование электронно-дырочного перехода. Контактная разность потенциалов ............. 4
1.2. Ширина р-гс-перехода. Зарядная емкость....... б
1.3. Инжекция и экстракция неосновных носителей заряда ... 8
1.4. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода с широкой базой
при малых уровнях инжекции.......... 11
1.5. Вольт-амперная характеристика р-гс-перехода с широкой базой
при больших уровнях инжекции......... 13
1.6. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода с узкой базой
при малых уровнях инжекции.......... 17
1.7. Невыпрямляющие контакты........... 19
1.8. Вольт-амперная характеристика p-i-n-структуры..... 22
1.9. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода с рекомбинацией
и генерацией носителей в слое объемного заряда .... 24
1.10. Гетеропереходы.............. 25
1.11. Пробой p-n-перехода ............ 28
1.12. Диффузионная емкость............ 34
1.13. Эквивалентная схема р-п-перехода для малого сигнала ... 36
1.14. Переходные процессы в р-п-переходах....... 38
Глава 2. Полупроводниковые диоды.......... 40
| 2.1. Выпрямительные диоды............ 40
| 2.2. Стабилитроны.............. 42
| 2.3. Импульсные, высокочастотные и СВЧ-диоды...... 44
2.4. Диоды с накоплением заряда.......... 46
• 2.5. Диоды Шотки.............. 47
I 2.6. Варикапы и параметрические диоды........ 50
| 2.7. Фотоэлектрические приемники.......... 52
[ 2.8. Полупроводниковые источники излучения...... 65
[ 2.9. Варисторы............... 73
| 2.10. Шумы в полупроводниковых диодах........ 74
Ъ 2.11. Действие реакции на характеристики диодов...... 76
Глава 3. Биполярные транзисторы........... 78
3.1. Принцип действия и основные параметры....... 78
3.2. Влияние режимов работы на параметры транзисторов ... 83
3.3. Эквивалентная схема транзистора......... 86
3.4. Зависимость параметров транзистора от частоты .... 90
3.5. Статистические характеристики транзисторов. Влияние температуры ................ 94
3.6. Граничная и предельная частота усиления по току в схеме с общим эмиттером. Импульсные свойства....... 97
| 3.7. Пробой транзисторов............ 100
263
3.8. Системы малосигнальных параметров транзисторов .... 102
3.9. Дрейфовый транзистор............ 104
3.10. Гетероструктурные транзисторы.......... 108
3.11. Фототранзисторы, оптоэлектронные транзисторы, оптопары . . 109
3.12. Работа транзистора в режиме экстракции...... 113
3.13. Влияние радиации на параметры транзисторов..... 114
Глава 4. Полевые транзисторы............ 115
4.1. Полевые транзисторы с /?-л-переходом или барьером Шотки в качестве затвора..............,115
4.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором — МДП-тран-зисторы............., , , 126
4.3. Влияние внешних воздействий на параметры полевых транзисторов ................. 137
Глава 5. Полупроводниковые приборы с вольт-амперной характеристикой S-типа.................. 141
5.1. Общая характеристика приборов с отрицательным сопротивлением ................. 141
5.2. 5-диод................ 143
5.3. Однопереходный транзистор.......... 152
5.4. Лавинный транзистор............ 160
5.5. Транзистор с утечкой тока в коллекторе....... 162
5.6. Инжекционно-полевой транзистор......... 163
5.7. Модуляционный транзистор........... 164
5.8. Четырехслойные р-л-р-я-структуры......... 165
5.9. Тиристоры ............... 168
5.10. Применение приборов с вольт-амперной характеристикой S-типа 178
Глава 6. СВЧ-диоды с отрицательным сопротивлением..... 186
6.1. Туннельные диоды............. 186
6.2. Диоды Ганна.......,....... 193
6.3. Лавинно-пролетные диоды........... 198 ]
Глава 7. Полупроводниковые датчики.......... 202
7.1. Датчики температуры............ 202
7.2. Тензодатчики............... 209
7.3. Датчики магнитного поля........., 218
Глава 8. Приборы с объемной связью и другие новые приборы . . 235
8.1. Функциональные схемы с объемной связью...... 235
8.2. Функциональные схемы с использованием плазменной объемной связи на основе приборов с отрицательным сопротивлением . . 236
8.3. Биполярные транзисторы в схемах с инжекционным питанием . 238
8.4. Приборы с зарядовой связью.......... 240
8.5. Акустоэлектронные приборы........... 243
8.6. Транзисторы на горячих электронах......... 246
8.7. Приборы на основе сверхпроводящих материалов..... 248
8.8. Приборы на основе полупроводниковых алмазов..... 254
Приложение 1. Основные электрофизические параметры полупроводников при Т = 300 К......... 260
Приложение 2. Работа выхода для некоторых материалов А, эВ . 261
Список литературы......,......... 261
Цена: 150руб.
