Приведены также принципы создания твердых схем на полупроводниковой подложке.
Предназначена для инженеров и студентов старших курсов высших учебных заведений соответствующих специальностей.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Первое издание настоящей книги вышло шесть лет назад. С тех пор в полупроводниковой технике произошли значительные изменения, что, естественно, потребовало коренной переработки книги. При этом были более подробно освещены те вопросы, по которым имеется пробел в отечественной литературе, и исключены разделы, по тематике которых появились работы после первого издания.
Помимо известных полупроводниковых материалов, таких как германий и кремний, за последние годы начали широко применяться арсенид галлия и карбид кремния. Поэтому в главе, посвященной этим материалам, рассмотрены способы их получения и физические характеристики. В эту же главу включен раздел об органических полупроводниках, которым безусловно принадлежит большое будущее в электронике. Однако, учитывая, что исследования по созданию конкретных приборов на органических полупроводниках находятся в начальной стадии, автор ограничился рассмотрением только основных направлений. Специальный раздел посвящен эпитаксиальным пленкам в связи с тем, что все современные полупроводниковые диоды и транзисторы выпускаются только с применением эпитак-сии.
В связи с изданием в последние годы достаточного справочного материала из 3 и 4 глав данной книги, посвященных физическим принципам работы диодов и транзисторов, исключены электрические характеристики и параметры конкретных приборов, выпускаемых отечественной промышленностью. Появление лазеров и расширение применения фотодиодов и фототранзисторов заставило посвятить специальную главу физическим принципам работы этих приборов.
Несмотря на увеличение производства приборов, в отечественной литературе, даже периодической, слабо освещены вопросы технологии производства. Чтобы в какой-то степени восполнить этот пробел, главы, посвященные способам получения электронно-дырочных переходов и поверхностной обработке полупроводников, переработаны и значительно расширены. Заново написана гл. 8, посвященная конструктивному оформлению приборов, методам их герметизации и контролю последней.
Широкое распространение твердых схем и большая их будущность заставили автора в гл. 9 изложить основные принципы создания таких схем. Также вновь написана гл. 10 о надежности полупроводниковых приборов в связи с большой актуальностью этой темы.
Автор надеется, что данная книга будет полезным пособием студентам старших курсов и инженерно-техническим работникам заводов, специализирующихся в области разработки и производства полупроводниковых приборов.
В заключение считаю своим долгом выразить глубокую благодарность рецензенту М. И. Иглицыну и редактору А. И. Костиенко за ценные советы и рекомендации.
Автор
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие................................ 3
Введение.............................. 5
Глава первая. Электропроводность полупроводников 11
1-1. Электроны в твердом теле.............. 11
1-2. Энергетические зоны в полупроводниках...... 17
1-3. Сведения из статистической физики......... 19
1-4. Собственная электропроводность полупроводников 21
1-5. Примесная электропроводность полупроводников 25
1-6. Вырожденные полупроводники........... 28
1-7. Неравновесные носители зарядов.......... 31
1-8. Время жизни неосновных носителей заряда..... 31
1-9. Уравнение непрерывности для электронов и дырок 35
1-10. Электрический ток в полупроводнике........ 37
Глава вторая. Полупроводниковые материалы...... 39
2-1. Требования к полупроводниковым материалам . . . 39
2-2. Германий....................... 40
2-3. Кремний....................... 44
2-4. Арсенид галлия................... 45
2-5. Карбид кремния................... 50
2-6. Полупроводниковые органические соединения ... 53 2-7. Полупроводниковые эпитаксиальные пленки ... 54 2-8. Измерение параметров полупроводниковых материалов ......................... 62
2-9. Измерение параметров эпитаксиальных пленок 73
Глава третья. Полупроводниковые диоды........ 76
3-1. Контакт двух металлов............... 76
3-2. Контакт металл—полупроводник.......... 77
3-3. Контакт двух полупроводников........... 79
3-4. Выпрямление электрического тока электронно-дырочным переходом................ 81
3-5. Вольт-амперная характеристика электронно-дырочного перехода.................... 84
3-6. Явление пробоя электронно-дырочного перехода 88
397
3-7. Инжекция носителей заряда............ 9]
3-8. Емкость электронно-дырочного перехода...... 92
3-9 Стабилитроны.................... 95
3-10. Импульсные диоды................. 97
3-11. Туннельные диоды.................. 100
3-12. Обращенные диоды................. ПО
3-13. Варикапы....................... 1ц
3-14. Диоды на гетеропереходах.............. 114
Глава четвертая. Транзисторы............. 119
4-1. Физические основы работы транзисторов...... 119
4-2. Усиление по току.................... 121
4-3. Диффузионная емкость в транзисторе........ 128
4-4. Схемы включения транзисторов........... 130
4-5. Транзистор как четырехполюсник и его параметры 131
4-6. Эквивалентная схема транзистора и ее параметры 133 4-7. Особенности работы транзисторов при повышенных
мощностях...................... 141
4-8. Параметры транзистора на высокой частоте..... 144
4-9. Предельная частота усиления по току........ 14
4-11. Транзистор с базой, полученной методом диффузии
примесей....................... 147
4-12. Полевые транзисторы................ 151
4-13. Спесистор....................... 154
Глава пятая. Полупроводниковые фотоприборы.....' 158
5-1. Фотоэлектрические явления в полупроводниках . . 158
5-2. Фотосопротивления................. 161 ,:
5-3. Фотоэлементы.................... 166
5-4. Фотодиоды и фототранзисторы............ 171 -
5-5. Источники рекомбинационного излучения..... 172
5-6. Усиление и генерирование света........... 173 .
5-7. Оптический квантовый генератор света на рубине 178 5-8. Квантовый генератор света на электронно-дырочном переходе..................... 180
Глава
шестая. Технология получения электронно-дырочных переходов............. . 187 ;-.
>. **.
6-1. Способы получения электронно-дырочных пере- ,!,
ходов......................... 187_й
6-2. Образование электронно-дырочных переходов
электрической формовкой точечного контакта ... ,
6-3. Метод сплавления германия с металлами и их спла- J
вами......................... 194.-"j^
6-4. Определение глубины вплавления.......... 205 «у
6-5. Выбор параметров германия............. 208 {ад
6-6. Метод сплавления кремния с металлами и
вами
их спла-
214
6-7. Термическое оборудование для получения перехо- щ
дов методом сплавления ............... 2204^
398
6-8. Метод вытягивания электронно-дырочных переходов из расплава................... 226
6-9. Электрохимический способ получения электронно-дырочных переходов................. 230
6-10. Диффузионный метод получения электронно-дырочных переходов.................... 236
6-11. Сравнение различных методов получения электронно-дырочных переходов............. 248
6-12. Омические контакты на полупроводниках...... 253
Глава седьмая. Влияние поверхности полупроводника на характеристики приборов и способы ее обработки............... 257
7-1. Искривление энергетических зон у поверхности
полупроводника ................... 257
7-2. Поверхностный потенциал.............. 259
7-3. Связь скорости поверхностной рекомбинации с поверхностным потенциалом.............. 263
7-4. Связь скорости поверхностной рекомбинации с временем жизни неосновных носителей......... 265
7-5. Каналы на поверхности полупроводника...... 267
7-6. Быстрые и медленные состояния на поверхности
полупроводника ................... 272
7-7. Адсорбция на поверхности германия и кремния . . . 276
7-8. Поверхностная проводимость............ 280
7-9. Образование протонов и их влияние на характеристики приборов................... 282
7-10. Влияние протонов на электрические характеристики приборов................... 285
7-11. Дрейф тока...................... 287
7-12. Измерение утечек электрического тока через переход .......................... 289
7-13. Обработка поверхности полупроводников...... 295
7-14. Электрохимическое травление германия...... 296
7-15. Особенности электрохимического травления германия .......................... 301
7-16. Электрохимическое травление кремния....... 303
7-17. Химическое травление полупроводников...... 304
7-18. Промывка пластин полупроводника в воде..... 309
7-19. Электрические свойства чистых поверхностей полупроводника ...................... 31
7-20. Окислы на поверхности полупроводника...... 31
7-21. Гидротация оксидного слоя германия и кремния 31 Глава восьмая. Конструктивное оформление полупроводниковых приборов .........
8-1. Назначение корпусов приборов...........
8-2. Способы герметизации корпусов........... 31/
8-3. Спаи металла со стеклом............... 325
8-4. Корпуса полупроводниковых приборов....... 331
8-5. Контроль герметичности корпусов полупроводниковых приборов............. ""*
313 314
316 316
349 399
Глава девятая. Пути создания твердых схем...... 354
9-1. Назначение твердых схем.............. 354
9-2. Сопротивление.................... 355
9-3. Емкость......................... 360
9-4. Индуктивность.................... 363
9-5. Трансформатор.................... 366
9-6. Диоды и транзисторы................ 367
9-7. Интегральные твердые схемы............ 369
9-8. Функциональные твердые схемы.......• • • 377
Глава десятая. Надежность полупроводниковых приборов 379
10-1. Основные понятия надежности........... 379
10-2. Причины отказов полупроводниковых приборов 382 10-3. Пути повышения надежности полупроводниковых
приборов....................... 386
Литература ............................ 393
Условные обозначения....................... 395
Цена: 150руб.
