Физические основы микро- и наноэлектроники

Учебное пособие

Приводятся основные положения физики твердого тела, рассматривается статистика электронов и дырок, электропроводность, генерация и рекомбинация, диффузия и дрейф носителей заряда в полупроводниках. Описываются контактные и поверхностные явления в полупроводниках, основные процессы в электронно-дырочном переходе. В сокращенной форме рассматриваются гальвано-, термомагнитные, термоэлетрические и термомагнитные явления в полупроводниках. Широко используются упрощенные модели. Каждая глава заканчивается контрольными вопросами и задачами. Для студентов, обучающихся по направлению 211000.62 "Конструирование и технология электронных средств", а также других специальностей, изучающих дисциплины "Физика полупроводников" и "Твердотельная электроника".

Кафедра конструирования узлов и деталей радиоэлектронной аппаратуры

Библиографическая запись:

Славникова, М. М. Физические основы микро- и наноэлектроники: Учебное пособие [Электронный ресурс] / М. М. Славникова. — Томск: ТУСУР, 2014. — 232 с. — Режим доступа: https://edu.tusur.ru/publications/4737
Год издания: 2014
Количество страниц: 232
Скачиваний: 85

Оглавление (содержание)

Список условных обозначений и сокращений

Предисловие

Глава 1. Элементы зонной теории твердых тел

1.1. Энергия абсолютно свободного электрона и электрона в потенциальной яме

1.2. Энергия электрона в свободном атоме

1.3. Модель периодического потенциального поля в кристалле

1.4. Зонный характер энергетического спектра электронов в кристалле

1.5. Модель Кронига - Пенни

1.6. Проводник, полупроводник, диэлектрик в свете зонной теории твердого тела

1.7. Эффективная масса носителей заряда

1.8. Физический смысл эффективной массы

1.9. Понятие о дырах как носителях заряда

1.10. Собственные полупроводники

1.11. Донорные полупроводники

1.12. Акцепторный полупроводник

Контрольные вопросы и задачи

Глава 2. Статистика электронов и дырок в полупроводниках

2.1. Распределение электронов в твердых телах по энергетическим уровням

2.2. Плотность квантовых состояний

2.3. Концентрация электронов и дырок в полупроводниках

2.4. Положение уровня Ферми и концентрация свободных носителей в собственных полупроводниках

2.5. Положение уровня Ферми и концентрация свободных носителей в примесных полупроводниках

2.6. Основные и неосновные носители заряда. Закон действующих масс

2.7. Влияние уровня легирования на температурную зависимость концентрации основных носителей заряда

2.8. Компенсированные полупроводники

Контрольные вопросы и задачи

Глава 3. Электропроводность электронных тел

3.1. Влияние электрического поля на функцию распределения носителей заряда в полупроводниках

3.2. Элекропроводность полупроводников и подвижность носителей заряда

3.3. Зависимость подвижности носителей заряда от температуры

3.4. Зависимость электропроводности полупроводников от температуры

3.5. Электропроводность металлов и сплавов

Контрольные вопросы и задачи

Глава 4. Электропроводность полупроводников в сильном электрическом поле

4.1. Влияние электрического поля на электропроводность полупроводников

4.2. Термоэлектронная ионизация Френкеля

4.3. Ударная ионизация

4.4. Электростатическая ионизация

4.5. Подвижность носителей заряда в сильном электронном поле

4.6. Эффект междолинного рассеяния электронов

4.7. Электропроводность двудолинных полупроводников в сильном электрическом поле

4.8. Эффект Ганна

Контрольные вопросы и задачи

Глава 5. Генерация и рекомбинация носителей заряда

5.1. Тепловая генерация

5.2. Неравновесные процессы в полупроводниках

5.3. Рекомбинация свободных носителей заряда

5.4. Скорость рекомбинации и время жизни неравновесных носителей заряда

5.5. Рекомбинация через локальные уровни

5.6. Зависимость времени жизни неравновесных носителей от концентрации основных носителей заряда при рекомбинации через локальные уровни

5.7. Температурная зависимость времени жизни носителей заряда

5.8. Поверхностная рекомбинация

Контрольные вопросы и задачи

Глава 6. Диффузия и дрейф носителей заряда в полупроводниках

6.1. Диффузионные потки носителей заряда

6.2. Диффузионный и дрейфовый токи носителей заряда

6.3. Соотношение Эйнштейна

6.4. Диффузионная длина носителей заряда

6.5. Уравнение непрерывности

Контрольные вопросы и задачи

Глава 7. Контактные явления

7.1. Работы выхода электрона

7.2. Контактная разность потенциалов

7.3. Контакт металл - полупроводник

7.4. Влияние внешнего электрического поля на высоту потенциального барьера и толщину запирающего слоя

7.5. Вольт-амперная характеристика контакта металл - полупроводник

Контрольные вопросы и задачи

Глава 8. Физические явления в электронно-дырочном переходе

8.1. Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии

8.2. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода

8.3. Определение тока насыщения

8.4. Пробой p-n-перехода

8.5. Энергетические диаграммы p-n-перехода при наличии внешнего электрического поля

8.6. Емкость p-n-перехода

8.7. Структура биполярного транзистора

8.8. Принцип работы биполярного транзистора

8.9. Энергетические зонные диаграммы биполярного транзистора

8.10. Коэффициент усиления биполярного транзистора по току

8.11. Выходные вольт-амперные характеристики биполярного транзистора

Контрольные вопросы и задачи

Глава 9. Поверхностные явления в полупроводниках

9.1. Поверхностные состояния

9.2. Поверхностный слой объемного заряда

9.3. Заряд в приповерхностной области полупроводника

9.4. Емкость структуры металл - диалектик - полупроводник

9.5. Эффект поля

9.6. Полевые транзисторы с изолированным затвором

9.7. Принцип работы и характеристики МДП-транзистора со встроенным каналом

9.8. Принцип работы и характеристики МДП-транзистора с индивидуальным каналом

Контрольные вопросы и задачи

Глава 10. Гальваномагнитные, термомагнитные и термоэлектрические явления в полупроводниках

10.1. Эффект Холла

10.2. Использование эффекта Холла для определения основных параметров в полупроводниках

10.3. Магнитнорезистивный эффект. Термомагнитные явления

10.4. Эффект Зеебека

10.5. Эффект Пельтье

10.6. Эффект Томсона

Контрольные вопросы и задачи

Глава 11. Фотоэлектрические явления в полупроводниках

11.1. Спектры отражения и поглощения

11.2. Фотопроводимость поупроводников

11.3. Фотопроводимость при импульсном освещении

11.4. Фотоэлектродвижущая сила

11.5. Использование фотоэлектрических явлений в полупроводниковых приборах

Контрольные вопросы и задачи

Приложение. Некоторые сведения о строении твердых тел

Список рекомендуемой литературы