История и развитие электронных приборов

Предметом настоящего курса является изучение физических процессов в полупроводниковых приборах и элементах интегральных микросхем, их основные свойства, характеристики и параметры, конструктивно-технологические особенности полупроводниковых приборов. Курс предназначена для студентов, обучающихся по образовательным программам подготовки бакалавров, магистров и дипломированных специалистов (инженеров – физиков) по направлению “Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника”.

Инженер – физик должен быть специалистом по проектированию, конструированию, технологии и применению приборов и устройств, основанных на различных физических процессах в вакууме, газе и в твердом теле. Без знания принципа действия и свойств конкретного о прибора невозможно правильно выполнить рационально использовать этот прибор в той или иной схеме, в той или иной установке при различных заданных условиях эксплуатации. Соответственно без прочного усвоения физики электронных приборов невозможно понять и усвоить даже основные положения практически всех специальных дисциплин, которые студенты будут изучать в дальнейшем в соответствии с учебными планами.

В курсе в основном рассматриваются вопросы физики работы полупроводниковых приборов. Вопросы работы электровакуумных и газоразрядных приборов рассматриваются в курсах “Физическая электроника” и “Радиотехника” и “Мощная импульсная техника”, читаемых студентам нашей кафедры.

Содержание курса предусматривает, прежде всего, изучение основ физики полупроводников, включающее типы полупроводников, их энергетические зоны, статистику носителей заряда в полупроводниках, генерацию и рекомбинацию носителей заряда в полупроводниках, процессы переноса зарядов в них, температурные зависимости концентрации носителей заряда и положения уровня Ферми, фотоэлектрические явления в полупроводниках.

Следующим разделом является изучение контактных явлений в полупроводниках. Здесь студенты должны изучить принцип работы электронно-дырочных переходов, контактов металл- полупроводник, гетеропереходов, токи, протекающие в этих структурах в неравновесных состояниях, распределение концентраций носителей тока и потенциалов в полупроводниковых структурах и основные принципы их расчета, емкостные свойства переходов. Студент должен иметь представление о методах формирования и классификации переходов (выпрямляющих, омических).

На базе изучения этих двух разделов строится изучение свойств и характеристик полупроводниковых диодов – вольтамперных, частотных, импульсных, явлений пробоя в переходах.

Твердые знания физики работы p-n переходов и контактов металл-полупроводник позволят изучить свойства и характеристики биполярных и полевых транзисторов, тиристоров, оптоэлектронных приборов.

Отдельным разделом курса является изучение полупроводниковых СВЧ приборов – туннельных диодов, диодов Ганна, лавинно-пролетных диодов.