Электроника. Конспект лекций
Литература
1. 1. Гусев В. Г., Гусев В. М. Электроника. – М.: Высшая школа, 1991. – 622 с.
2. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника. – М.: "Гелиос АРВ" 2002. -304 с.
3. Лачин В.И., Савёлов Н.С. Электроника. – Ростов-на-Дону. "Феникс" 2004.- 576 с.
4. Уткин Г.М. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учеб. пособие для вузов. – М. Советское радио, 1979. – 320 с.
5. Суэмацу Я. и др. Основы оптоэлектроники. – М.: Мир, 1988. – 288 с.
6. Юдин В.И., Володько А.В., Краснов Р.П., Останков А.В. Волоконно-оптические линии связи. – Воронеж: Междунар. инс-т компьютерных технологий, 2009. – 163 с.
Лекция 1.
Электроника занимается изучением принципов действия, характеристик, параметров, моделей и особенностей использования полупроводниковых и электровакуумных приборов.
► Характеристика — зависимость одной величины от другой.
► Параметр — некая величина в числовом выражении.
► Модель — аналогичное устройство, более удобное для изучения.
Получаемые знания необходимы при разработке, ремонте и эксплуатации электронных устройств звуко-и видеотехники, а также являются основой для дальнейшего изучения специальных дисциплин.
|
|
Электронные приборы применяются как элементы радиоэлектронной аппаратуры, не подлежащие разборке и ремонту. В основе их функционирования лежат процессы, происходящие при непосредственном участии электронов. Электронные приборы можно разделить на полупроводниковые (твердотельные) и электровакуумные. Электровакуумные приборы делятся на электронные (движение электронов в вакууме) и ионные, или газоразрядные (электрические разряды в газе или паре).
► Микроэлектроника — раздел электроники, занимающийся разработкой, исследованием и изучением принципов работы интегральных микросхем (ИМС).
► Полупроводниками называются вещества, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками по удельной электропроводности.
Полупроводники могут быть элементами (Si, Ge и др.) и соединениями (GaAs).
Полупроводники являются кристаллическими веществами, то есть имеют кристаллическую решётку, атомы в которой связаны ковалентными связями. Эти связи образуются за счёт валентных электронов (электронов, находящихся на внешней оболочке ядра).
► Процесс возникновения пары «свободный электрон — дырка» называется генерацией. Обратный процесс — рекомбинацией.
ΔW = WП -WВ - ширина запрещённой зоны.
► Зона образуется электронами, имеющими близкие значения энергии.
Для проводника ΔW =0.
Для диэлектрика ΔW >4 эВ.
У полупроводников ΔW <4 эВ. ΔWsi = 1,1 эВ, ΔWGe = 0,7 эВ.
|
|
Проводимость полупроводников сильно зависит от внешних воздействий. Может быть определена по формуле
где e — элементарный заряд, n — концентрация свободных электронов, p — концентрация дырок. μ — подвижность.
где — средняя скорость движения, Е — напряжённость поля, вызвавшего это движение.
► Полупроводники без примесей называются собственными.
При увеличении температуры на 10°C проводимость возрастает в два-три раза.
Собственные полупроводники применяются крайне редко. В боль-шинстве полупроводниковых приборов применяются примесные по-лупроводники. Для полупроводников четвёртой группы системы Менделеева (Si, Ge) в качестве примесей применяются элементы третьей группы (Al, B, In) или пятой группы (As, Sb, P).
Полупроводники p-типа (дырочные полупроводники)
При введении примесей из третьей группы (акцепторной) атом при-меси встраивается в кристаллическую решётку.
Введение акцепторной примеси приводит к появлению локальных энергетических уровней в запрещённой зоне вблизи валентной зоны. При комнатной температуре все атомы примесей ионизируются.
Концентрацию дырок в дырочном полупроводнике обозначим буквой pp.
Na — концентрация акцепторной примеси, np — концентрация сво-бодных электронов в полупроводнике p-типа.