Читать онлайн «Твердотельная электроника»

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет» Научно-образовательный центр «Фундаментальные проблемы приложений физики низкотемпературной плазмы» В. А. Гуртов Твердотельная электроника Учебное пособие Петрозаводск 2004 ББК 22. 37 УДК 539. 2 Г 957 Рецензенты: Гороховатский Ю. А. , доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой общей и экспериментальной физики Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена; Попов В. Д. , доктор технических наук, профессор кафедры микроэлектроники Московского инженерно-физического института (государственного университета) Гуртов, В. А. Г957 Твердотельная электроника: Учеб. пособие / В. А. Гуртов; ПетрГУ. – Петрозаводск, 2004. – 312 с. ISBN 5-8021-0319-1 В учебном пособии рассматриваются основные типы полупроводнико- вых приборов и физические процессы, обеспечивающие их работу. Приво- дится анализ электронных процессов в объеме полупроводников, в электрон- но-дырочных переходах и в области пространственного заряда на поверхно- сти полупроводников. Подробно рассмотрены характеристики диодов, тран- зисторов, тиристоров и система обозначений отечественных и зарубежных полупроводниковых приборов. Учебное пособие рассчитано на студентов классических и технических университетов, академий, специализирующихся в области физики, микро- электроники и электронной техники. Оно может быть полезно аспирантам и научным сотрудникам. ББК 22. 37 УДК 539. 2 © В. А. Гуртов, 2004 © Петрозаводский государственный университет, 2004 ISBN 5-8021-0319-1 2 Оглавление ПРЕДИСЛОВИЕ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 10 ГЛАВА 1. НЕОБХОДИМЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 12 1. 1. Зонная структура полупроводников... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12 1. 2. Терминология и основные понятия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 13 1. 3. Статистика электронов и дырок в полупроводниках ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15 1. 3. 1. Распределение квантовых состояний в зонах... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 15 1. 3. 2. Концентрация носителей заряда и положение уровня Ферми ... ... ... ... ... ... ... . 17 1. 4. Концентрация электронов и дырок в собственном полупроводнике... ... ... . 19 1. 5. Концентрация электронов и дырок в примесном полупроводнике ... ... ... ... 21 1. 6. Определение положения уровня Ферми... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22 1. 7.