eng
Содержание
Предисловие ко второму изданию
Предисловие к первому изданию
Глава 1. Необходимые сведения из физики твердого тела
и физики полупроводников
1.1.
Зонная структура полупроводников
1.2.
Терминология и основные понятия
1.3.
Статистика электронов и дырок в полупроводниках
1.3.1.
Распределение квантовых состояний в зонах
1.3.2.
Концентрация носителей заряда и положение уровня Ферми
1.4.
Концентрация электронов и дырок в собственном полупроводнике
1.5.
Концентрация электронов и дырок в примесном полупроводнике
1.6.
Определение положения уровня Ферми
1.7.
Проводимость полупроводников
1.8.
Токи в полупроводниках
1.9.
Неравновесные носители
1.10.
Уравнение непрерывности
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 2. Барьеры Шоттки, p-n переходы и гетеропереходы
2.1.
Ток термоэлектронной эмиссии
2.2.
Термодинамическая работа выхода в полупроводниках p- и n- типов
2.3.
Эффект поля
2.4.
Концентрация электронов и дырок в области пространственного заряда
2.5.
Дебаевская длина экранирования
2.6.
Барьер Шоттки
2.7.
Зонная диаграмма барьера Шоттки при внешнем напряжении
2.8.
Распределение электрического поля и потенциала в барьере Шоттки
2.9.
Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки
2.10.
Электронно-дырочный р-n переход
2.10.1.
Распределение свободных носителей в p-n переходе
2.10.3.
Поле и потенциал в p-n переходе
2.11.
Компоненты тока и квазиуровни Ферми в р-n переходе
2.12.
Вольт-амперная характеристика р-n перехода
2.14.
Гетеропереходы
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 3. Физика поверхности и МДП-структуры
3.1.
Область пространственного заряда (ОПЗ) в равновесных условиях
3.1.1.
Зонная диаграмма приповерхностной области полупроводника в равновесных условиях
3.2.
Заряд в области пространственного заряда
3.2.1.
Уравнение Пуассона для ОПЗ
3.2.2.
Выражение для заряда в ОПЗ
3.2.3.
Избыток свободных носителей заряда
3.2.4.
Среднее расстояние локализации свободных носителей от поверхности полупроводника
3.2.5.
Форма потенциального барьера на поверхности полупроводника
3.3.
Емкость области пространственного заряда
3.4.
Влияние вырождения на характеристики ОПЗ полупроводника
3.5.
Поверхностные состояния
3.5.1.
Основные определения
3.5.2.
Природа поверхностных состояний
3.5.3.
Статистика заполнения ПС
3.6.
Вольт-фарадные характеристики структур МДП
3.6.1.
Устройство МДП-структур и их энергетическая диаграмма
3.6.2.
Уравнение электронейтральности
3.6.3.
Емкость МДП-структур
3.6.4.
Экспериментальные методы измерения вольт-фарадных характеристик
Квазистатический C-V метод
Метод высокочастотных C-V характеристик
3.6.5.
Определение параметров МДП-структур на основе анализа C-V характеристик
3.6.6.
Определение плотности поверхностных состояний на границе раздела полупроводник – диэлектрик
3.7.
Флуктуации поверхностного потенциала в МДП-структурах
3.7.1.
Виды флуктуаций поверхностного потенциала
3.7.2.
Конденсаторная модель Гоетцбергера для флуктуаций поверхностного потенциала
3.7.3.
Среднеквадратичная флуктуация потенциала, обусловленная системой случайных точечных зарядов
3.7.4.
Потенциал, создаваемый зарядом, находящимся на границе двух сред с экранировкой
3.7.5.
Потенциальный рельеф в МДП-структуре при дискретности элементарного зарядаОшибка! Закладка не определена.
3.7.6.
Функция распределения потенциала при статистических флуктуациях
3.7.7.
Зависимость величины среднеквадратичной флуктуации от параметров МДП-структуры
3.7.8.
Пространственный масштаб статистических флуктуаций
3.7.9.
Сравнительный анализ зависимости среднеквадратичной флуктуации ?? и потенциала оптимальной флуктуации
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 4. Полупроводниковые диоды
Введение
4.1.
Характеристики идеального диода на основе p-n перехода
4.1.1.
Выпрямление в диоде
4.1.2.
Характеристическое сопротивление
4.1.3.
Эквивалентная схема диода
4.2.
Варикапы
4.3.
Влияние генерации, рекомбинации и объемного сопротивления базы на характеристики реальных диодов
4.3.1.
Влияние генерации неравновесных носителей в ОПЗ p-n перехода на обратный ток диода
4.3.2.
Влияние рекомбинации неравновесных носителей в ОПЗ p-n перехода на прямой ток диода
4.3.3.
Влияние объемного сопротивления базы диода на прямые характеристики
4.3.4.
Влияние температуры на характеристики диодов
4.4.
Стабилитроны
4.4.1.
Туннельный пробой в полупроводниках
4.4.2.
Лавинный пробой в полупроводниках
4.4.3.
Приборные характеристики стабилитронов
4.5.
Туннельный и обращенный диоды
4.5.1.
Вольт-амперная характеристика туннельного диода
4.5.2.
Вольт-амперная характеристика обращенного диода
4.5.3.
Использование туннельного диода в схемах автогенераторов колебаний
4.6.
Переходные процессы в полупроводниковых диодах
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 5. Биполярные транзисторы
5.1.
Общие сведения
5.2.
Основные физические процессы в биполярных транзисторах
5.2.1.
Биполярный транзистор в схеме с общей базой. Зонная диаграмма и токи
5.3.
Формулы Молла – Эберса
5.4.
Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора в активном режиме в схеме с общей базой
5.5.
Дифференциальные параметры биполярных транзисторов в схеме с общей базой
5.5.1.
Коэффициент инжекции
5.5.2.
Коэффициент переноса
5.5.3.
Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода
5.5.4.
Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода
5.5.5.
Коэффициент обратной связи
5.5.6.
Объемное сопротивление базы
5.5.7.
Тепловой ток коллектора
5.6.
Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером
5.7.
Эквивалентная схема биполярного транзистора
5.8.
Эффект оттеснения тока эмиттера
5.9.
Составные транзисторы
5.10.
Дрейфовые транзисторы
5.11.
Параметры транзистора как четырехполюсника
5.11.1.
z-, y-, h-параметры
5.11.2.
Связь h-параметров с физическими параметрами
5.12.
Частотные и импульсные свойства транзисторов
5.12.1.
Частотная зависимость комплексного коэффициента переноса
5.12.2.
Представление частотной зависимости коэффициента передачи RC-цепочкой
5.12.3.
Частотная зависимость коэффициента ? в схеме с общим эмиттером
5.12.4.
Эквивалентная схема транзистора на высоких частотах
5.13.
Биполярные транзисторы с гетеропереходами
5.13.1.
Типовая структура ГБТ на GaAS
5.13.2.
Биполярные транзисторы с гетеропереходами на соединениях с фосфидом индия
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 6. Полевые транзисторы
6.1.
Типы и устройство полевых транзисторов
6.2.
Принцип работы МДП-транзистора
6.3.
Выбор знаков напряжений в МДП-транзисторе
6.4.
Характеристики МДП-транзистора в области плавного канала
6.5.
Характеристики МДП-транзистора в области отсечки
6.6.
Влияние типа канала на вольт-амперные характеристики МДП-транзисторов
6.7.
Эффект смещения подложки
6.8.
Малосигнальные параметры
6.9.
Эквивалентная схема и быстродействие МДП-транзистора
6.10.
Методы определения параметров МОП ПТ из характеристик
6.11.
Топологические реализации МДП-транзисторов
6.12.
Размерные эффекты в МДП-транзисторах
6.13.
Подпороговые характеристики МДП-транзистора
6.13.1.
Учет диффузионного тока в канале
6.13.2.
Неравновесное уравнение Пуассона
6.13.3.
Уравнение электронейтральности в неравновесных условиях
6.13.4.
Вольт-амперная характеристика МДП-транзистора в области сильной и слабой инверсии
6.14.
МДП-транзистор как элемент памяти
6.14.1.
МНОП-транзистор
6.14.2.
МОП ПТ с плавающим затвором
6.15.
Полевой транзистор с затвором в виде р-n перехода
6.16.
СВЧ полевые транзисторы с барьером Шоттки
6.16.1.
GaAs полевой транзистор с барьером Шоттки
6.16.2.
GaN полевой транзистор с гетеропереходом
6.16.3.
Мононлитные интегральные схемы с СВЧ полевыми транзисторами
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 7. Тиристоры
7.1.
Общие сведения
7.2.
Вольт-амперная характеристика диодного тиристора
7.2.1.
Феноменологическое описание ВАХ динистора
7.2.2.
Зонная диаграмма и токи диодного тиристора в открытом состоянии
7.2.3.
Зависимость коэффициента передачи ? от тока эмиттера
7.2.4.
Зависимость коэффициента М от напряжения VG. Умножение в коллекторном переходе
7.3.
Тринистор
7.3.1.
Феноменологическое описание ВАХ тринистора
7.3.2.
Симметричные тринисторы
7.4.
Однопереходные транзисторы
Контрольные вопросы
Глава 8. Лавинно-пролетные диоды
8.1.
Общие сведения
8.2.
Устройство и зонная диаграмма
8.3.
Малосигнальные характеристики
8.4.
Использование ЛПД для генерации СВЧ-колебаний
8.5.
Коммутационные pin-диоды
Контрольные вопросы
Глава 9. Диоды Ганна
9.1.
Общие сведения
9.2.
Требования к зонной структуре полупроводников
9.3.
Статическая ВАХ арсенида галлия
9.4.
Зарядовые неустойчивости в приборах с отрицательным дифференциальным сопротивлением
9.5.
Генерация СВЧ-колебаний в диодах Ганна
Контрольные вопросы
Глава 10. Светодиоды и полупроводниковые лазеры
10.1.
Оптические переходы
10.2.
Излучательная рекомбинация
10.3.
Методы инжекции
10.3.1.
Условие односторонней инжекции в p-n переходе
10.3.2.
Условие односторонней инжекции в гетеропереходе
10.4.
Светодиоды
10.4.1.
Светодиоды видимого диапазона
10.4.2.
Светодиоды инфракрасного диапазона
10.4.3.
Голубые светодиоды на соединениях нитрида галлия
10.5.
Полупроводниковые лазеры
10.5.1.
Зонная диаграмма и конструкция полупроводникового лазера
10.5.2.
Лазеры на двойных гетероструктурах
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 11. Фотоприемники
11.1.
Статистические параметры фотодетекторов
11.2.
Материалы для фотоприемников
11.3.
Фоторезисторы
11.4.
Фотодиоды на основе p-n перехода
11.4.1.
Общие сведения
11.4.2.
Вольт-амперная характеристика фотодиода
11.4.3.
Спектральная чувствительность
11.4.4.
p-i-n фотодиоды
11.4.5.
Лавинные фотодиоды
11.5.
Фототранзисторы
11.6.
МДП-фотоприемники с неравновесным обеднением
11.6.1.
Механизмы генерации неосновных носителей в области пространственного заряда
11.6.2.
Время релаксации неравновесного обеднения
11.6.3.
Дискретные МДП-фотоприемники
11.6.4.
Матрицы фотоприемников с зарядовой связью (ФПЗС)
Контрольные вопросы
Задачи
Глава 12. Квантовый эффект Холла в двумерном электронном газе
12.1.
Двумерные электроны
12.1.1.
Уравнение Шредингера для электрона в ОПЗ
12.1.2.
Плотность состояний в двумерной подзоне
12.1.3.
Расчет концентрации n(z) с учетом квантования
12.1.4.
Спектр энергий и вид волновых функций в ОПЗ
12.1.5.
Диаграмма состояния электронного газа в инверсионном канале
12.2.
Квантовый эффект Холла
12.2.1.
Зависимость ЭДС Холла от параметров инверсионного канала
12.2.2.
Циклотронная частота
12.2.3.
Спектр энергии двумерных электронов в поперечном магнитном поле
12.2.4.
Число состояний для электронов на уровне Ландау
12.2.5.
Плотность электронов в 2D электронном газе в сильном магнитном поле
12.2.6.
Эффект Холла для 2D электронов в сильном магнитном поле
Контрольные вопросы
Глава 13. Микроминиатюризация и приборы наноэлектроники
13.1.
Микроминиатюризация МДП-приборов
13.2.
Физические явления, ограничивающие микроминиатюризацию
13.3.
Приборы наноэлектроники для квантовых компьютеров
Контрольные вопросы
Глава 14. Полупроводниковые приборы при экстремальных температурах
14.1.
Полупроводниковые материалы для высокотемпературной электроники
14.2.
Твердотельные приборы на SiC
14.3.
Твердотельные приборы на GaN
Контрольные вопросы
Нобелевские премии за работы по твердотельной электронике
Решения задач
Глава 1. Необходимые сведения из физики твердого тела и физики полупроводников
Глава 2. Барьеры Шоттки, p-n переходы и гетеропереходы
Глава 3. Физика поверхности и МДП–структуры
Глава 4. Полупроводниковые диоды
Глава 5. Биполярные транзисторы
Глава 6. Полевые транзисторы
Глава 10. Светодиоды и полупроводниковые лазеры
Глава 11. Фотоприемники
Основные обозначения
Обозначения приборных параметров
Приложение
Универсальные физические постоянные
Полезные соотношения
Список рекомендованной литературы
Монографии и научные издания
Учебники и учебные пособия
Сборники задач
Энциклопедии и справочники
Предметный указатель