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

УДК 621.38(075)

 

 

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.

СОДЕРЖАНИЕ

 

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.