- •Электроника. Лекционный курс. Введение.
- •Классификация электронных приборов.
- •Этапы развития электроники.
- •Классификация веществ в зависимости от структурных особенностей твердых тел.
- •Межатомные связи. Их виды и характеристики.
- •Физические основы электронной техники. Элементы квантовой теории строения материи.
- •Классификация твердых тел по степени электропроводности. Картина энергетических зон в твердом теле.
- •Полупроводники и их свойства.
- •Основы статистики электронов и дырок в полупроводниках.
- •Законы движения носителей заряда в полупроводниках. Дрейфовый и диффузионные токи.
- •Явление дрейфа.
- •Явление диффузии.
- •Уравнение плотности полного тока в полупроводнике.
- •Электронно-дырочный переход (p-n переход).
- •Смещение p-n перехода в прямом направлении (прямое включение перехода).
- •Смещение p-n перехода в обратном направлении (обратное включение перехода).
- •Уравнение Шокли.
- •Вольт-амперная характеристика(вах)
- •Пробой p-n перехода
- •Вольт-амперная характеристика видов пробоя
- •Емкостные свойства p-n перехода
- •Полупроводниковые диоды
- •Рабочий режим диода.
- •Эквивалентные схемы диодов для различных режимов.
- •Температурные свойства диодов
- •Выпрямители. Схемы выпрямления.
- •Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя
- •Импульсный режим работы диода
- •Стабилитроны
- •Параметрическом стабилизаторе.
- •Основные параметры стабилитронов
- •Варикапы
- •Основные параметры варикапов.
- •Туннельные диоды.
- •Основные параметры туннельных диодов.
- •Схемы автогенераторов на туннельных диодах.
- •Обращенные диоды.
- •Контакт (переход) металл-полупроводник. Диоды Шоттки.
- •Транзисторы.
- •Биполярные транзисторы.
- •Явление вторичного пробоя и модуляция толщины базы (эффект Эрли).
- •Эквивалентная схема транзистора для режима постоянного тока
- •Схемы включения биполярных транзисторов.
- •Вольт-амперные характеристики (вах) биполярных транзисторов (статические характеристики). Схемы для снятия вах.
- •Математические модели биполярных транзисторов.
- •Модель транзистора для большого сигнала (модель Эберса-Молла).
- •Модели транзистора в режиме малого сигнала (динамический режим).
- •Температурные свойства транзисторов.
- •Частотные свойства транзисторов.
- •Работа транзистора с нагрузкой (динамический режим).
- •Составной транзистор (схема Дарлингтона).
- •Эксплуатационные параметры транзистора.
- •Полевые транзисторы.
- •Полевой транзистор с управляющим p-n переходом.
- •Схемы включения транзисторов:
- •Полевые транзисторы с изолированным управляющим электродом (затвором).
- •Основные параметры полевых транзисторов.
- •Элементы памяти на основе моп-структур (Flesh-память).
- •Усилители электрических сигралов.
- •Классификация усилителей.
- •Основные технически показатели усилителей (параметры).
- •Характеристики усилителей.
- •Искажения в усилителях.
- •Схемотехника усилительных каскадов. Межкаскадные связи в усилителях.
- •Обобщенная структурная схема усилителя.
- •Графическая интерпретация процесса усиления сигнала транзисторной схемой с общим эмиттером.
- •Коллекторная стабилизация.
- •Эмиттерная стабилизация.
- •Полная эквивалентная схема унч с емкостной межкаскадной связью на основе биполярного транзистора, включенного по схеме с оэ.
- •Выходные каскады усилителей.
- •Построение проходной динамической характеристики.
- •Ключевой режим биполярного транзистора. Условия обеспечения статических состояний.
- •Динамика переключения ключей на биполярных транзисторах.
- •Цифровые ключи. Общие требования.
- •Структура цифрового ключа на комплементарной паре биполярных транзисторов.
- •Структура цифрового ключа на комплементарной паре полевых транзисторов (к-моп).
- •Усилители постоянного тока (упт). Дрейф нуля.
- •Параллельно-баласный каскад упт.
- •Дифференциальный усилитель (ду).
- •Операционные усилители (оу).
- •Структурная схема оу.
- •Основные параметры оу.
- •Схемы включения оу.
- •Виды и структура обратных связей в усилителе.
- •Генераторы электрических колебаний.
- •Релаксационные генераторы (генераторы импульсов).
- •Автогенераторы на оу с мостом Вина.
- •Автогенератор на оу с использованием моста Вина.
- •Генераторы релаксационных колебаний.
- •Блокинг-генераторы (бг).
- •Мультивибратор с коллекторно-базовыми связями. Автоколебательный режим.
- •Электроника Список литературы по курсу «Электроника»
Законы движения носителей заряда в полупроводниках. Дрейфовый и диффузионные токи.
Как было показано в полупроводнике возникает электронная и дырочная проводимость.
В однородном полупроводнике электроны и дырки, появившиеся за счет теплового возбуждения, совершают хаотические движения, т.е. их траектории не имеют определенной направленности. Поэтому средний ток в любом выбранном направлении равен нулю.
Явление дрейфа.
Если к полупроводнику приложить постоянное электрическое поле с небольшой напряженностью Е, то наряду с хаотическим движением зарядов появится и упорядоченное их движение в направлении, параллельном вектору напряженности электрического поля, причем электроны будут двигаться навстречу вектору поля, а дырки в соответствии с направлением вектора поля.
Такое движение носителей (под действием поля) называется дрейфом носителей.
Тип носителей n:
Тип носителей p:
В результате в полупроводнике появятся дрейфовые токи (плотности токов):
Плотность тока дрейфа электронов – jnдр
Плотность тока дрейфа дырок – jpдр
Численные значения плотности токов дрейфа могут быть определены:
где: q – заряд электрона,
, – подвижности электронов и дырок соответственно,
n и p – число электронов и дырок в единице объема полупроводника.
Подвижность носителей заряда есть физическая величина, характеризуемая их средней направленной скоростью в электрическом поле с напряженностью 1В/см:
.
Так как электроны и дырки движутся (дрейфуют) в противоположных направлениях, то результирующая плотность дрейфового тока в полупроводнике будет:
или
,
где удельная объемная проводимость полупроводника
- Закон Ома для полупроводника
, где – удельное объемное сопротивление полупроводника
Явление диффузии.
Если концентрация носителей заряда в полупроводнике окажется пространственно неоднородной (например за счет локальной термогенерации или фотогенерации электронно-дырочных пар), то при этом возникают диффузионные токи носителей между областями с неодинаковыми концентрациями (этот процесс аналогичен диффузии молекул газа в замкнутом сосуде при наличии градиента давления).
Плотность диффузионных токов должна быть пропорциональна градиенту концентрации носителей заряда.
Градиент концентрации характеризует степень неравномерности плотности носителей заряда по длине (для одномерного случая – dn/dx – градиент электронов, dp/dx – градиент дырок).
Движение носителей заряда под действием градиента концентрации называется диффузией носителей.
Тип носителей n:
Тип носителей p:
Плотность диффузионного тока электронов – jnдиф
Плотность диффузионного тока дырок – jpдиф
,
где - коэффициент диффузии дырок.
Отрицательный знак в последнем равенстве обусловлен тем, что вектор плотности диффузионного тока дырок направлен в сторону, противоположную градиенту их концентрации.
Результирующая плотность диффузионного тока в полупроводнике будет:
Между , а также и существует взаимосвязь:
- Соотношения Эйнштейна
,
где - температурный потенциал.