4. Физика полупроводниковых приборов

Классификация полупроводников и структур на их основе. Неоднородные полупроводники и гомоструктуры. Варизонные полупроводники. Гетероструктуры. Расчет потенциала в р-n гомо- и гетеропереходе. Энергетическая диаграмма контакта металл-полупроводник.

Слой Шотки, диффузионный потенциал. Барьерная емкость обедненного слоя. Время диэлектрической релаксации, радиус экранирования. Квазинейтральность и э.д.с. Дембера. Биполярная диффузия и дрейф. Встроенное поле неоднородного полупроводника. Время релаксации проводимости, длина свободного пробега. Термализация электронов, квазиуровни Ферми. Время жизни носителей. Длина диффузионного смещения, инжекция и экстракция носителей. Длина дрейфа и длина затягивания. Коэффициент инжекции, омический контакт. Эксклюзия и аккумуляция носителей вблизи низкоомного контакта.

Соотношения Больцмана и Эйнштейна, уравнение плотности тока. Статистическая оценка силы тока. Уравнение непрерывности для электронов и для дырок, тепловая генерация и линейная рекомбинация. Ток смещения, квазистационарный ток. Упрощенная система уравнений теории.

Составляющие тока в р-n переходе. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеального диода на р-n переходе (уравнение Шокли). Квазиуровни Ферми в тонком переходе. Тонкий переход при высоком уровне инжекции. ВАХ толстого перехода (р-i-п структуры). Пробой перехода. Емкость и переходная характеристика р-п перехода. Ток надбарьерной эмиссии и емкость идеального гетероперехода (теория Андерсона). Влияние неидеальности гетороперехода на его характеристики.

Распределение носителей заряда и токов в транзисторной структуре. Параметры транзистора на низкой частоте. Схемы включения и максимальное усиление. Режимы работы транзистора, формулы Эберса-Молла. Способы повышения рабочей частоты транзистора, транзистор Эрли, дрейфовый транзистор. Лавинный триод, транзистор с коллекторной ловушкой. Тиристор.

Энергетические спектр электронов на поверхности. Потенциал и заряд поверхности. Проводимость приповерхностного слоя. Управление зарядом поверхностных состояний, эффект поля. Вольт-фарадная характеристика структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). Приборы с зарядовой связью (ПЗС). ПЗС-матрица телевизионного типа. Семейство характеристик МДП-транзисторов.

Туннельный диод. Длинный диод. Двухбазовый диод. Лавинно-пролетный диод. Варикап (параметрический диод).

Основное уравнение фотодиода. Инерционность фотодиода. Фотоэлемент. Светодиод. Полупроводниковый лазерный инжекционный диод.

Диод Ганна. Механизм образования домена в диоде Ганна, форма домена. Условие возникновения домена. Основы микроскопической теории эффекта Ридли-Уоткинса-Хилсума-Ганна. Феноменологическая теория эффекта. Гистерезис в образовании и исчезновении домена.

Структура интегрального биполярного транзистора. Варианты включения биполярных транзисторов. Конструктивно-технологические особенности и варианты интегральных биполярных транзисторов. Интегральные диоды. Стабилитроны. Диоды Шотки. Сочетание транзисторов с диодами Шотки. Транзисторы микросхем с эмиттерами на гетеропереходах. Принципы работы и классификация МДП-транзисторов. Вспомогательные элементы МДП-микросхем. Основные характеристики МДП-транзисторов и их связь с конструктивно-технологическими параметрами. КМДП-транзисторы. Интегральные резисторы: диффузионные резисторы, пинч-резисторы. Тонкопленочные резисторы. Интегральные конденсаторы: диффузионные конденсаторы, МДП-конденсаторы.