Содержание:
Глава 1. Необходимые сведения из физики твердого тела и физики.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.
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. Вольтамперная характеристика барьера Шоттки.
2.10. Электронно-дырочный p-n-переход.
2.10.1. Распределение свободных носителей в p-n-переходе.
2.10.2. Поле и потенциал в p-n-переходе.
2.11. Компоненты тока и квазиуровни Ферми p-n-переходе.
2.12. Вольтамперная характеристика p-n-перехода.
2.13. Гетеропереходы.
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 полу проводника.
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.
3.6.5. Определение параметров МДП-структур на основе анализа С-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 флуктуации поверхностного потенциала.
3.7.2. Конденсаторная модель Гоетцбергера для флуктуации 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 заряда.
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.
Глава 4. Полупроводниковые диоды.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. Вольтамперная характеристика туннельного диода.
4.5.2. Вольтамперная характеристика обращенного диода.
4.5.3. Использование туннельного диода в схемах автогенераторов колебаний.
4.6. Переходные процессы в полупроводниковых диодах.
Глава 5. Биполярные транзисторы.5.1. Общие сведения.
5.2. Основные физические процессы в биполярных транзисторах.
5.2.1. Физические процессы и зонная диаграмма.
5.2.2. Токи в биполярном транзисторе в схеме с общей базой.
5.3. Формулы Молла – Эберса.
5.4. Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора в активном режиме в схеме с обшей 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. Параметры z, y, h.
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 бета 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.
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 вольтамперные характеристики МДП-транзисторов.
6.7. Эффект смешения 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. Вольтамперная характеристика МДП-транзистора в области сильной и слабой инверсии.
6.14. МДП-транзисторкак элемент памяти.
6.14.1. МНОП-транзистор.
6.14.2. МОП ПТ с плавающим затвором.
6.15. Полевой транзистор с затвором в виде p-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 гетеропереходом.
6.16.3. Монолитные интегральные схемы с СВЧ-полевыми транзисторами.
Глава 7. Тиристоры.7.1. Общие сведения.
7.2. Вольтамперная 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 альфа от тока эмиттера.
7.2.4. Зависимость коэффициента M the voltage Ing. Умножение в коллекторном переходе.
7.3. Тринистор.
7.3.1. Феноменологическое описание ВАХ тринистора.
7.3.2. Симметричные тринисторы.
7.4. Однопереходные транзисторы.
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.
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.
Глава 10. 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 гетероструктурах.
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. Вольтамперная 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).
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.Глава 13. Полупроводниковые приборы при экстремальных температурах.13.1. Полупроводниковые материалы для высокотемпературной электроники.
13.2. Твердотельные приборы на SiC.
13.3. Твердотельные приборы на GaN.
Глава 14. Микроминиатюризация и приборы наноэлектроники.14.1. Микроминиатюризация МДП-приборов.
14.2. Физические явления, ограничивающие микроминиатюризацию.
14.3. Приборы наноэлектроники для квантовых компьютеров.
