Книга: Валюхов Д. П., Пигулев Р. В. «Физические основы электроники»

Пособие представляет курс лекций, в которых дано систематическое изложение современной электроники, охватывающей как основные теоретические представления, так и важнейшие экспериментально установленные факты для объяснения принципов действия широкого круга электронных приборов и устройств, изложены физические основы процессов, лежащих в основе работы электронных приборов.
Предназначено для бакалавров направления подготовки 210700. 62 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи.

Содержание:

ПРЕДИСЛОВИЕ...... 3 Глава 1. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ...... 5 1. 1. Модель атома и свойства электрона...... 5 1. 2. История развития представлений об атомах...... 7 1. 3. Понятие об энергетических уровнях и зонах...... 19 1. 4. Кристаллическая решётка...... 28 Вопросы для самоконтроля к главе 1...... 36 Глава 2. СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ...... 38 2. 1. Собственный полупроводник...... 38 2. 2. Определение равновесной концентрации зарядов в собственном полупроводнике...... 40 2. 3. Функция распределения Ферми - Дирака...... 42 2. 4. Вероятность распределения электронов по энергетическим уровням в полупроводнике...... 44 2. 5. Влияние поверхностных состояний...... 45 2. 6. Уровень Ферми в собственном полупроводнике...... 46 2. 7. Эффект внешнего поля...... 46 2. 8. Примесные полупроводники...... 49 2. 8. 1. Полупроводник типа n...... 50 2. 8. 2. Полупроводник типа p...... 51 2. 9. Соотношения между концентрациями подвижных зарядов в примесных полупроводниках...... 51 2. 10. Уровни Ферми в примесных полупроводниках...... 54 2. 11. Зависимость уровней Ферми от концентраций примесей...... 55 2. 12. Механизмы образования подвижных зарядов...... 56 2. 13. Основные и неосновные носители зарядов...... 58 2. 14. Токи в полупроводнике...... 59 2. 14. 1. Ток дрейфа...... 59 2. 14. 2. Электропроводность полупроводников в электрическом поле...... 60 2. 14. 3. Ток диффузии. Полный ток...... 61 2. 15. Время жизни неравновесных зарядов...... 62 2. 16. Диффузионная длина неравновесных зарядов...... 63 Вопросы для самоконтроля к главе 2...... 64 Глава 3. КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. КОНТАКТЫ «МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК»...... 66 3. 1. Работа выхода...... 66 3. 2. Потенциальные барьеры на границе токопроводящих материалов и вакуума...... 69 3. 3. Виды контактов металл - полупроводник. Условия реализации...... 70 3. 3. 1. Виды контактов «металл - полупроводник». Выпрямляющие контакты...... 70 3. 3. 2. Виды контактов «металл - полупроводник». Омические контакты...... 72 3. 4. Вольтамперные характеристики контактов «металл - полупроводник»...... 73 Вопросы для самоконтроля к главе 3...... 77 Глава 4. ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД...... 79 4. 1. Структура электронно-дырочного перехода...... 79 4. 2. Электронно-дырочный переход в состоянии равновесия...... 81 4. 2. 1. Контакт двух полупроводников...... 81 4. 2. 2. Факторы динамического равновесия...... 82 4. 2. 3. Равновесное состояние перехода...... 83 4. 2. 4. Распределение зарядов в p-n-переходе...... 84 4. 2. 5. Распределение поля и потенциала в p-n-переходе...... 86 4. 2. 6. Энергетическая диаграмма p-n-перехода в равновесном состоянии...... 88 4. 2. 7. Энергетическая диаграмма p-n-перехода при U > 0...... 90 4. 2. 8. Энергетическая диаграмма p-n-перехода при U < 0...... 91 4. 3. Прямое и обратное включение р-п-перехода...... 93 4. 4. Инжекция и экстракция. Вольт-амперная характеристика р-п-перехода...... 94 4. 5. Барьерная и диффузионная ёмкости р-п-перехода...... 97 4. 6. Инерционные свойства р-п-перехода...... 98 Вопросы для самоконтроля к главе 4...... 99 Глава 5. ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ИДЕАЛИЗИРОВАННОЙ МОДЕЛИ р-п-ПЕРЕХОДА...... 101 5. 1. Тепловой пробой...... 101 5. 2. Электрический (лавинный) пробой...... 103 5. 3. Туннельный эффект...... 106 Вопросы для самоконтроля к главе 5...... 106 Глава 6. ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ...... 108 6. 1. Электрофизические свойства гетеропереходов...... 108 Вопросы для самоконтроля к главе 6...... 109 Глава 7. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ...... 110 7. 1. Воздействие оптического излучения на полупроводник...... 110 7. 2. Фотопроводимость...... 111 7. 3. Фотогальванический эффект...... 113 Вопросы для самоконтроля к главе 7...... 114 Глава 8. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ...... 116 8. 1. Эффект Зеебека...... 116 8. 2. Эффект Пельтье...... 117 Вопросы для самоконтроля к главе 8...... 118 Глава 9. ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЙ ЭФФЕКТ ХОЛЛА...... 119 9. 1. Эффект Холла...... 119 Вопросы для самоконтроля к главе 9...... 121 Глава 10. ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ...... 122 10. 1. Виды эмиссий...... 122 10. 1. 1. Термоэлектронная эмиссия...... 122 10. 1. 2. Вторичная эмиссия...... 123 10. 1. 3. Автоэлектронная эмиссия...... 123 10. 1. 4. Фотоэлектронная эмиссия...... 123 Вопросы для самоконтроля к главе 10...... 124 Глава 11. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗЕ...... 125 11. 1. Взаимодействие частиц в газовой среде...... 125 11. 2. Виды электрических разрядов...... 127 Вопросы для самоконтроля к главе 11...... 128 ЛИТЕРАТУРА...... 130

Издательство: "СКФУ" (2014)