Обозначения основных величин и параметров ..... 7
Введение. Общие вопросы применения полупроводниковых приборов ................ 11
Глава первая. Основы физики полупроводников и электронно-дырочных переходов. Полупроводниковые диоды .... 23
1.1. Основы физики полупроводников........ 23
1.1.1. Основные свойства полупроводников..... 25
1.1.2. Проводимость полупроводников...... 30
1.1.3. Основная система уравнений....... 33
1.1.4. Эффекты в полупроводниках при высоких уровнях легирования и больших концентрациях носителей заряда 39
1.2. Переходы металл — полупроводник....... 46
1.2.1. Высота потенциального барьера ...... 46
1.2.2. Вольт-амперная характеристика перехода металл-—полупроводник (диода Шоттки)....... 50
1.2.3. Омические переходы.......... 52
1.3. Диоды на основе электронно-дырочных переходов ... 53 1.3.1 Энергетическая диаграмма р-п перехода. Контактная
разность потенциалов......... 53
1.3.2. Толщина области пространственного заряда и барьерная емкость резкого р-п перехода...... 57
1.3.3. Толщина области пространственного заряда и барьерная емкость плавных р-п переходов...... 61
1.3.4. Вольт-амперная характеристика диода на основе р-п перехода при низком уровне инжекции..... 65
1.3.5. Вольт-амперная характеристика диода на основе р+-п-п+ структуры в области больших токов..... 74
1.3.6. Обратная ветвь ВАХ и пробой диодов с р-п переходом 82
1.3.7. Переходные процессы в диодах с р-п переходом . . 94
1.3.8. Частотные свойства диодов с р-п переходом . . . 100
1.4. Разновидности и классификация полупроводниковых диодов ЮЗ
1.4.1. Принципы классификации полупроводниковых диодов ЮЗ
1.4.2. Выпрямительные диоды......... 105
1.4.3. Импульсные диоды.......... 107
1.4.4. Стабилитроны........... 108
1.4.5. Диоды Шоттки.......... . 110
Глава вторая. Биполярные транзисторы . . ~ . . . 115
2.1. Принцип действия и классификация биполярных транзисторов 115
2.1.1. Принцип действия и схемы включения транзистора . 116
2.1.2. Классификация биполярных транзисторов .... 122 2.1.3 Краткие сведения по технологии изготовления транзисторов ............. 123
2.2. Основы физики биполярных транзисторов..... 127
2.2.1. Основные допущения идеализированной теории биполярных транзисторов .......... 127
2.2.2. Концентрация и токи неосновных носителей заряда
в базе транзистора.......... 130
2.2.3. Вывод уравнений ВАХ транзистора при низком уровне инжекции............. 134
571
2.2.4. Коэффициенты передачи тока при низком уровне ин-жекции........... " "i_
2.2.5. Особенности работы транзистора в режиме больших ' плотностей токов........._ .„_
2.2.6. Расширение базы при высоких плотностях токов . .' is?,
2.2.7. Физические процессы в базе дрейфового транзистора ' при низком уровне инжекции......_ jeo
2.2.8. Физические процессы в дрейфовых транзисторах'при больших плотностях тока........ joj
2.2.9. Неодномерные процессы в транзисторе. Сопротивление базы транзистора........... jyj
2.2.10. Статические характеристики транзистора • . . ! 175
2.2.11. Переходные процессы в транзисторе..... jg|
2.3. Система параметров и режимы эксплуатации транзисторов . 193
2.3.1. Система параметров транзисторов...... 193
2.3.2. Мощные транзисторы.......... 1%
2.3.3. Предельные режимы работы биполярных транзисторов 199 '
Глава третья. Тиристоры.......... 205
3.1. Основные особенности и классификация тиристоров . . 205
3.1.1. Внутренняя положительная обратная связь в тиристоре 205
3.1.2. Классификация и система обозначений тиристоров . 207
3.2. Выходная вольт-амперная характеристика тиристора . . 210
3.2.1. Уравнение выходной ВАХ тиристора i 210
3.2.2. Выходная ВАХ тиристора в обратном направлении . 215
3.2.3. Влияние температуры на выходную ВАХ тиристора . 217
3.2.4. Статические параметры тиристора...... 219
3.3. Переходные процессы в тиристорах ....... 223
3.3.1. Динамические параметры тиристоров . .... 223
3.3.2. Переходный процесс включения тиристора током управления при малых анодных токах...... 225 •
3.3.3. Переходный процесс включения тиристора током управления при больших анодных токах...... 230
3.3.4. Переходный процесс включения тиристора по аноду (эффект du/dt)...........238
3.3.5. Переходный процесс выключения тиристора . . . 244
3.4. Построение цепи управления тиристоров...... 252
3.4.1. Построение цепи управления в статических режимах экс- . плуатации............. 252
3.4.2. Выбор режима формирователя импульсов управления 25*
3.4.3. Параметры импульса управления в импульсных режимах • . эксплуатации............ ?5
3.4.4. Помехоустойчивость тиристоров ,,.••• 5?
3.5. Симметричные тиристоры (симисторы) . . . . .' • ngi
3.5.1. Структура симистора...... „?»
3.52. Выходная ВАХ симистора ...,.••• wm
3.5.3. Динамические свойства симисторов......• 5y
3.6. Запираемые тиристоры.........• «f&
3.6 1. Физические процессы при выключении..... 277
3.6.2. Анализ переходного процесса выключения . до
3.6.3 Ограничения в применении......• g80
3.6.4. Построение цепи управления......
3.7. Тиристоры-диоды........... 281
3.8. Сравнительная характеристика тиристора и транзистора . 284
Глава четвертая. Полевые полупроводниковые приборы . 286
4.1. Классификация и система обозначений полевых полупроводниковых приборов............ 286
4.1.1. Классификация и основные особенности .... 286
" 4.1.2. Система обозначений полевых транзисторов . . . 290
4.2. МДП-структура с индуцированным каналом . . . . 291
4.2.1. Режим обеднения МДП-структуры...... 292
4.2.2. Режим инверсии МДП-структуры...... 295
4.2.3. Емкость МДП-структуры .... .... 296
4.2.4. МДП-структура как управляющий элемент полевого прибора............, 298
4.3. МДП-транзистор с индуцированным каналом . . . . 299
4.3.1. Конструкция и принцип действия...... 299
4.3.2. Выходные ВАХ МДП-транзистора...... 301
4.3.3. Уравнение выходной ВАХ МДП-транзистора . . . 303
4.3.4. Проходные ВАХ МДП-транзистора..... 307
4.3.5. Влияние подложки.......... 308
4.4. Параметры и характеристики МДП-транзистора . . . 310
4.4.1. Параметры и характеристики МДП-транзистора в усилительном режиме.......... 310
4.4.2. Параметры МДП-транзистора в ключевом режиме . 316
4.4.3. Комплементарные МДП-транзисторы в ключевом режиме 321
4.5. Полевой транзистор с управляющим р-п переходом . . 322
4.5.1. Структура и основные особенности...... 322
4.5.2. Принцип действия.......... 323
4.5.3. Вольт-амперные характеристики...... 326
4.5.4. Параметры и режимы эксплуатации..... 328
4.6. Мощные полевые транзисторы........ 329
4.6.1. Мощные МДП-транзисторы........ 331
4.6.2. Физические основы эксплуатации мощных МДП-тран-зисторов в ключевом режиме....... 336
4.6.3. Транзисторы со статической индукцией .... 343
4.6.4. Физические основы эксплуатации мощных полевых транзисторов в усилительном режиме .... 345
4.6.5. Сравнение МДП- и биполярного транзисторов . . 348
4.7. Полевые приборы с зарядовой связью...... 350
4.7.1. Области применения......... 350
4.72. Режимы работы МДП-структуры в ПЗС .... 352
4.7.3 Вывод информации из ПЗС....... 354
Глава пятая. Оптоэлектронные полупроводниковые приборы 358
5.1. Оптическое излучение........... 358
5.1.1. Энергетические и световые параметры..... 358
5.1.2. Когерентность оптического излучения . . . . , 362
5.1.3. Механизм генерации излучения в полупроводниках . 364
5.2. Некогерентные излучатели — излучающие диоды . . . 370
5.2.1. Внешний квантовый выход и потери излучения . , 370
5.2.2. Излучательная характеристика...... 372
5.2.3. Спектральная характеристика....... 374
5.2.4. Параметры светоизлучающих диодов (СИД) . . . 376
С*70
5.2.5. Электрические параметры излучающего диода . ORI
5.2.6. Излучающие диоды на основе гетероструктур . ' " goi
5.3. Когерентные излучатели — полупроводниковые лазеры' .' 386
5.3.1. Лазерное усиление.........| дш?
5.3.2. Населенность и инверсия населенности ••'.'. 389
5.3.3. Генерация излучения........] gg«
5.3.4. Порог генерирования лазера....... 392
5.3.5. Параметры и режимы работы......[ ggg
5.3.6. Полупроводниковые лазеры........ ggg
5.3.7. Инжекционные лазеры......... 397
5.3.8. Лазеры с гетерогенной структурой...... 399
5.3.9. Сравнительная характеристика лазеров .... 400
5.4. Фотоприемняки ............ 401
5.4.1. Внутренний фотоэффект в полупроводниках . . . 401
5.4.2. Параметры и характеристики фотоприемников. Чувствительность.......... 405
5.4.3. Фотодиод, принцип действия и режимы эксплуатации 409
5.4.4. Характеристики и параметры фотодиода .... 413
5.4.5 Разновидности фотодиодов........ 420
5.4.6. Фотоприемники с внутренним усилением .... 425
5.5. Опгопары.............. 429
5.5.1. Элементы оптопары.......... 429
5.5.2. Входные и выходные параметры оптопар .... 435
5.5.3. Передаточные параметры и параметры изоляции оптопар 437 5.5.4 Режимы эксплуатации диодных оптопар .... 439
5.5.5. Режимы эксплуатации транзисторных оптопар . . 443
5.5.6. Система обозначений оптопар....... 445
Глава шестая. Модели полупроводниковых приборов . 447
6.1. Модели полупроводниковых приборов в системе проектирования электронных устройств......... 447
6.1.1. Особенности моделирования полупроводниковых приборов............. 447
6.1.2 Классификация моделей полупроводниковых приборов 452
6.1.3 Особенности построения функциональных моделей . 457
6.1.4. Особенности физико-топологических моделей полупроводниковых приборов.......... j59
6.2. Модели полупроводниковых диодов....... 4Ь-
6.2.1. Статические модели диодов........ jk;
6.2.2. Динамическая модель диода...... *~f
6.2.3. Динамическая зарядоуправляемая модель . . . 4оо
6.2.4. Определение параметров моделей диода . . • *о°
6.3. Модели биполярных транзисторов..... JjL
6.3.1. Динамическая модель Эберса — Молла . > . *S
6.3.2. Статические модели ......... ?«
6.3.3. Динамические зарядоуправдяемые модели . . *™
6.3.4. Динамическая передаточная модель Эберса—Молла *
6.3.5. Динамические модели малого сигнала .... .^ 64. Модели полевых транзисторов......• ^gg
6.4.1. Динамическая модель большого сигнала . . • jjgg
6.4.2. Динамическая модель малого сигнала . ^87
6.4.3. Статическая модель мощного МДП-транзистора . .gj
6.4.4. Динамические модели мощных полевых транзисторов
6.5. Модели тиристоров . . , ., i ..... 490
6.5.1. Статические модели.......... 490
65.2. Динамическая двухступенчатая модель тиристора . 492
6.5.3. Динамическая трехэлектродная модель тиристора . 495
6.6. Модели оптоэлектронных приборов....... 498
Глава седьмая. Тепловые режимы работы полупроводни-
\ новых приборов ............ 501
7.1. Основные особенности тепловых режимов полупроводниковых приборов............. 501
7.1.1. Теплообмен полупроводниковый прибор — окружающая среда............ 501
7.1.2. Электротепловая аналогия........ 505
7.1.3. Тепловые модели и классификация тепловых режимов полупроводниковых приборов ....... 508
7.1.4. Тепловая обратная связь в полупроводниковых приборах .............. 511
7.2. Тепловой расчет в режиме постоянного тока..... 513
7.2.1. Мощность потерь и внутреннее тепловое сопротивление 515
7.2.2. Тепловое сопротивление корпус — охладитель . . 519
7.2.3. Тепловое сопротивление охладитель — среда . . . 521
7.2.4. Выбор типа охлаждения и охладителя .... 524
7.2.5. Учет тепловой обратной связи....... 532
7.3. Тепловой расчет в импульсном высокочастотном режиме . 533
7.3.1. Импульсный периодический режим...... 533
7.3.2. Тепловой расчет импульсного «пакетного» режима . 535
7.3.3. Переходное тепловое сопротивление..... 537
7.4. Импульсные неодномерные тепловые режимы полупроводниковых приборов............ 541
7.4.1. Теплостойкость неодномерных режимов .... 541
7.4.2. Тепловой расчет без учета накопления тепла . . . 544
7.4.3. Тепловой расчет с учетом накопления тепла . . . 547
Глава восьмая. Последовательное и параллельное соединение полупроводниковых приборов ........ 550
8.1. Особенности эксплуатации модулей с последовательным и параллельным соединением приборов ....... 550
8.2. Выравнивание распределения напряжения в последовательном соединении приборов ......... - 552
8.3. Выравнивание «распределения напряжения в переходном режиме............... 555
8.4. Особенности параллельного соединения полупроводниковых приборов.............. 553
Приложение 1. Частотные свойства и характеристические частоты биполярного транзистора .......... 562
Приложение 2. Теплофизические и электрические свойства некоторых металлов, полупроводников и диэлектриков при ЗООК . 5Г,2 Приложение 3. Свойства собственного Si, Qe и GaAs при ЗООК 564 Приложение 4. Фундаментальные физические постоянные и соотношения ....... ....... 5Q4
Список сокращений . ........... 565
Список литературы............. 5J5
Предметный указатель...........,
Цена: 300руб.
