Физические основы электроники
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Технологический институт
Федерального государственного
Образовательного учреждения высшего
Профессионального образования
"Южный федеральный университет"
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
Для выполнения индивидуального задания студентов
По дисциплинам
Физические основы микроэлектроники,
Физические основы электроники
Для студентов специальностей
210202 – Проектирование и технология электронно-вычислительных средств,
140609 – Электрооборудование летательных аппаратов,
140610 – Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений
Таганрог 2010
| |
Составители: Захаров А.Г., Какурина Н.А., Какурин Ю.Б., Богданов С.А.
Учебно-методическое пособие для выполнения индивидуальных заданий по дисциплинам: "Физические основы микроэлектроники", "Физические основы электроники": – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. – 80 с.
В настоящей работе в конспективной форме изложены основные понятия и законы твердотельной электроники, приведены общие сведения о физических процессах и явлениях в полупроводниковых структурах, даны указания и методические рекомендации по выполнению индивидуальных заданий и оформлению пояснительной записки. Рассмотрены некоторые примеры расчетов электрофизических свойств полупроводниковых структур.
Даны варианты индивидуальных заданий и приложения, содержащие различные справочные материалы, необходимые для их выполнения.
Рецензенты:
А.Б. Колпачев, канд. физ.-мат. наук, профессор кафедры физики ТТИ ЮФУ,
И.В. Куликова, канд. техн. наук, доцент кафедры КЭС ТТИ ЮФУ.
| |
| Предисловие…………………………………......... | |
| 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ И ПРОЦЕССАХ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ……….……... | |
| 1.1. Основные понятия и уравнения твердотельной электроники…………………..…….... | |
| 1.2. Электронно-дырочный переход………..………... | |
| 1.3. Структура металл-полупроводник……...……….. | |
| 1.4. Структура металл-диэлектрик-полупроводник… | |
| 2. Состав индивидуального задания…………. | |
| 3. УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ……………………………………………………. | |
| 4. ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ………. | |
| 4.1. Электронно-дырочный переход………………….. | |
| 4.2. Структура металл-полупроводник………..…….. | |
| 4.3. Структура металл-диэлектрик-полупроводник… | |
| 5. НЕКОТОРЫЕ Примеры расчетов электрофизических ХАРАКТЕРИСТИК полупроводниковых структур………………….. | |
| ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………... | |
| П 1. Соотношения между некоторыми физическими единицами. Множители для образования дольных и кратных единиц……………………………………...…… | |
| п 2. Физические константы…………..………...................... | |
| п 3. Основные параметры и свойства некоторых полупроводников и диэлектриков…………………...….. | |
| п 4. Логарифмический масштаб………………….………… | |
| п 5. Графики зависимостей удельных сопротивлений Si и Ge от концентрации примесей при 300 К……………... | |
| П 6. Экспериментальные значения высоты барьера Шоттки φb, эВ при 300 К………………………………… | |
| п 7. Графики зависимости разности работ выхода φms от уровня легирования кремниевой подложки для МДП-структур с затворными электродами из Al, Au и поликремния n+ и p+-типа………………………………... | |
| п 8. Неперы и децибелы…………………………….………. | |
| п 9. Темы рефератов……………………………………….... | |
| п 10. Пример оформления титульного листа………….…... | |
| Библиографический список……………………… |
предисловие
В решении важнейших задач современного развития различных отраслей науки и техники исключительно большая роль отводится твердотельной электронике, в частности, микроэлектронике, которая считается катализатором технического прогресса. Твердотельная электроника родилась на стыке многих фундаментальных и прикладных наук, прежде всего физики, химии, математики, материаловедения и др.
Специалист, работающий в области электроники и микроэлектроники, должен иметь знания о ее физических, технологических и схемотехнических основах.
Микроэлектроника – это раздел электроники, охватывающий исследования и разработку интегральных микросхем и принципов их применения.
Основной задачей микроэлектроники является комплексная миниатюризация электронной аппаратуры – вычислительной техники, аппаратуры связи, устройств автоматики. Современная технология позволяет резко расширить масштабы производства микроэлектронной аппаратуры, создать мощную индустрию информатики, удовлетворить потребности общества в информационном обеспечении.
Интегральные микросхемы, являющиеся основной элементной базой современной электроники, предназначены для реализации подавляющего большинства аппаратурных функций. Их элементы выполнены и объединены внутри или на поверхности общей подложки, электрически соединены между собой и заключены в единый корпус. Все или часть элементов создаются в едином технологическом процессе с использованием групповых методов изготовления.
Элементы полупроводниковой интегральной микросхемы – диоды, транзисторы, резисторы, конденсаторы – представляют собой совокупность различных структур твердотельной электроники (полупроводниковых структур).
К ним относятся: контакты металл-полупроводник, электронно-дырочные переходы, структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). Физические явления и процессы в таких полупроводниковых структурах хорошо изучены и детально рассмотрены в научной и технической литературе.
Выполнение студентами индивидуального задания при изучении дисциплин «Физические основы микроэлектроники», «Физические основы электроники» важно с точки зрения приобретения практических навыков расчета электрофизических характеристик полупроводниковых структур, а также развития навыков самостоятельной работы с научно-технической литературой и электронными образовательными ресурсами.