Классификация твердых тел по проводимости

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

 

для студентов 1 курса

 

 

специальностей 210413 Радиоаппаратостроение

210414 Техническое обслуживание и ремонт

радиоэлектронной техники (по отраслям)

230113 Компьютерные системы и комплексы

230401 Информационные системы

 

 

 

 

г. Нижний Новгород

 

2014г.

Содержание

1 Основы зонной теории…………………………………..3

2 Внутреннее строение полупроводников ……………....5

3 Контактные явления……………………………………..9

4 Внутренний и внешний фотоэффект……………….….16

5 Пьезоэффект…………………………………………….18

6 Параметры, транзисторов……………………………..20

7 Лазеры…………………………………………………..23

Литература………………………………………………..28

Основы зонной теории

Энергетическая диаграмма твердого тела

В 1890г. Планк выдвинул гипотезу, согласно которой электроны в атоме не могут обладать произвольной энергией.

Каждой орбите соответствует строго определенная энергия электрона – так называемый разрешенный энергетический уровень.

 

Энергия, которой не может обладать электрон, соответствует запрещенному энергетическому уровню.

Все это относится к одному изолированному атому. Но твердое тело состоит из множества атомов, которые расположены настолько близко друг к другу, что на электроны влияет не только ядро собственного атома, но и ядра соседних атомов.

В результате взаимодействия многих атомов происходит расщепление энергетических уровней на подуровни - возникают энергетические зоны.

Совокупность энергетических уровней свободных электронов образует зону проводимости (ЗП).

 

Совокупность энергетических уровней валентных электронов образует валентную зону (ВЗ).

 

Энергетический промежуток, не содержащий энергетических уровней, называется запрещенной зоной.

Энергетическая диаграмма твердого тела выглядит:

 

Зона проводимости

- запрещенная зона

Валентная зона

(безразмерная величина)

– это энергия, которую приобретает электрон, пройдя разность потенциалов в .

Ширина запрещенной зоны () определяет минимальную энергию, необходимую для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости.

 

Ширина запрещенной зоны влияет на электропроводность:

1) если - данное вещество является диэлектриком;

2) если - данное вещество является полупроводником;

3) если - данное вещество является проводником.

 

Таким образом, в проводнике запрещенная зона отсутствует.

 

Токи в полупроводниках

В полупроводнике электрический ток может быть вызван двумя причинами:

· электрическим полем;

· разностью концентраций носителей заряда.

Дрейфовый ток

Рассмотрим первую причину.

Направленное движение носителей заряда (НЗ) под действием электрического поля называется дрейфовым током.

Если к полупроводнику подключить источник постоянного напряжения, то под действием внешнего электрического поля электроны и дырки начнут перемещаться в противоположных направлениях (электроны будут двигаться к плюсовой клемме источника питания, т.е. в сторону, противоположную направлению поля, а дырки – к минусовой, т.е. по направлению поля) – возникнет дрейфовый ток.

полупроводник

 

Ө

 

I_ДР Е

U_ПИТ

Е – напряженность электрического поля

 

Диффузионный ток

Диффузионный ток – это направленное движение НЗ, возникающее из-за разности их концентраций.

Если какую-то часть полупроводника нагреть, то в этой области возникнет повышенная концентрация зарядов (за счет термогенерации, т.е. генерации, вызванной тепловой энергией).

Но чем выше концентрация НЗ, тем больше вероятность столновения электронов друг с другом, в результате чего электроны будут как бы «выталкиваться» из области с повышенной концентрацией НЗ в область, где эта концентрация ниже.

Таким образом, НЗ стремятся к выравниванию концентраций.

Это явление получило название «диффузия» - проникновение.

Контактные явления

P-n переход

P-n переход – это контакт двух полупроводников с разной проводимостью.

Контакт нельзя создать простым соприкосновением двух полупроводников, т.к. при этом неизбежен слой воздуха, окислов, грязи. Для получения p-n перехода используется особая технология.

p n

 

 

 

d – толщина перехода

 

d (0,1÷1) мкМ (1мкМ=10^-6 М)

 

Заштрихованная область называется приконтактной областью.

 

Емкости p-n перехода

Барьерная емкость

p n

 

 

d_o

d_o – толщина перехода

В p-n переходе имеется разность концентраций: в p-области много дырок, а в n-области их мало, в n-области много электронов, а в р-области их мало. Наличие разности концентраций приводит к диффузии: дырки из р-области переходят в n-область, в обратном направлении движутся электроны. В результате диффузии в р-области появляются избыточные (не скомпенсированные) отрицательные ионы примеси, и она заряжается отрицательно. В n-области появляются избыточные положительные ионы примеси, и она заряжается положительно. Возникает разность потенциалов – потенциальный барьер.

Данный переход можно рассматривать, как плоский конденсатор, обкладками которого являются p-и n-области, а диэлектриком – приконтактная область,имеющая повышенное сопротивление. Емкость такого конденсатора называется барьерной, т.к. она обусловлена наличием потенциального барьера.

–q +q

 

В равновесном состоянии перехода, т.е. когда Е_ВНЕШН=0, барьерная емкость зависит от площади p-n перехода, диэлектрической проницаемости полупроводника и толщины запирающего слоя:

, где

- относительная и абсолютная диэлектрическая проницаемость.

При подаче обратного напряжения толщина перехода возрастает (обкладки конденсатора как бы раздвигаются), а, следовательно, емкость этого конденсатора уменьшается:

, где

- барьерная емкость перехода при наличии обратного напряжения;

- барьерная емкость перехода при отсутствии внешнего напряжения;

- потенциальный барьер перехода при отсутствии внешнего напряжения;

U_ОБР - обратное напряжение, подаваемое на переход.

 

Диффузионная емкость

При прямом включении перехода возникает еще одна емкость – диффузионная.

Прямое напряжение, подаваемое на переход, обеспечивает более интенсивный процесс диффузии основных носителей заряда в соседние области. Это приводит к тому, что пришедшие в большом количестве в соседние области заряды не успевают прорекомбинировать с зарядами противоположного знака и накапливаются, образуя объемные заряды. Чем больше прямое напряжение, тем больше величина этих объемных зарядов.

p n

 

ОНЗ + +

_ _ Ө ОНЗ + +

_ _

Е_ВН

 

Е_ВНЕШН

UПР

о о

Изменение объемного заряда в зависимости от приложенного прямого напряжения характеризует емкость, называемая диффузионной (т.к. обусловлена диффузией ОНЗ) и определяемая формулой:

или , где

- изменение прямого напряжения;

- изменение объемного заряда.

 

Пробой p-n перехода

Пробой – это резкое возрастание обратного тока перехода при условии, что обратное напряжение превысит максимально допустимое значение, т.е.

 

 

справочная величина

Обратная ветвь ВАХ при пробое:

U_обрmax I_О 0

U_ОБР

1 1- электрический пробой

2 - тепловой пробой

 

 

 

2 I_ОБР

Виды пробоев:

Пробой

 

Обратимый Необратимый

процесс процесс

Электрический пробой

Тепловой пробой

Туннельный пробой

Лавинный пробой

 

 

Тепловой пробой

Тепловой пробой возникает за счет нарушения теплового баланса между теплом, которое выделяется в переходе, и теплом, котороеотводится (рассеивается корпусом прибора):

( количество теплоты)

С ростом обратного напряжения выделяемая в переходе мощность увеличивается , что приводит к разогреву перехода и усилению термогенерации (генерация, вызванная повышением температуры) пар носителей заряда, т.е. к увеличению концентрации ННЗ, а, следовательно, к росту обратного тока. Рост обратного тока сопровождается дальнейшим увеличением выделяемой мощности, т.е. большим разогревом перехода и более интенсивной термогенерацией и т.д., т.е. идет нарастающий процесс:

и т.д.

В итоге переход перегревается и разрушается (разрушается кристаллическая решетка) – процесс необратимый.

Процесс называется обратимым, если при уменьшении обратного напряжения до допустимого значения восстанавливается нормальный режим работы перехода, т.е. обратный ток принимает стационарное значение теплового тока .

Для обеспечения теплового режима полупроводниковых приборов используются радиаторы, изготавливаемые из материалов с высокой теплопроводностью (например, Al, Cu).

 

Электрический пробой

Тепловому пробою предшествует электрический пробой.

При электрическом пробое обратный ток перехода резко возрастает поддействием сильного электрического поля.

а) Лавинный пробой

Лавинный пробой возникает в так называемых «толстых» переходах. Под действием сильного электрического поля электроны, двигаясь с большой скоростью, приобретают кинетическую энергию, достаточную для ударной ионизации нейтральных атомов кристаллической решетки.

Механизм ударной ионизации: свободный электрон, обладающий большой кинетической энергией, ударяясь о нейтральный атом, передает валентным электронам этого атома часть своей энергии, и они отрываются от атома, становясь свободными. Атом при этом ионизируется.

Возникшие в результате ионизации свободные электроны также разгоняются электрическим полем, ударяются о новые атомы кристаллической решетки и выбивают из них следующую партию электронов. Процесс нарастает лавинообразно (как снежный ком) – отсюда и название пробоя – «лавинный».

Для ударной ионизации необходимо поле с напряженностью:

В результате ударной ионизации возникает размножение НЗ, и обратный ток резко возрастает – возникает лавинный пробой.

На лавинном пробое работают такие полупроводниковые приборы, как стабилитроны, тиристоры, лавинные транзисторы и др.

 

б) Туннельный пробой

Если напряженность электрического поля достигнет значения и переход будет очень тонкий (с толщиной запирающего слоя ), возможен туннельный пробой – переход электронов из валентной зоны (ВЗ) одного полупроводника в зону проводимости (ЗП) другого полупроводника без изменения энергии.

Механизм туннельного пробоя:

Электрон, движущийся в сторону очень узкого перехода, под действием очень сильного поля пройдет через переход, как через туннель, и займет свободный уровень с такой же энергией по другую сторону перехода.

Таким образом, обязательным условием туннельного пробоя, кроме сильного поля и тонкого перехода, является наличие свободного уровня по другую сторону перехода. При этом ВЗ одного полупроводника должна находиться на одном уровне с ЗП другого полупроводника.

На туннельном пробое работают туннельные диоды.

Туннельный и лавинный пробои обратимы – снятие обратного напряжения полностью восстанавливает свойства p-n перехода.

 

 

Внутренний фотоэффект

Поток фотонов нельзя рассматривать как непрерывный поток. Он представляет собой поток отдельных порций энергии – квантов.

При облучении полупроводника таким потоком фотоны отдают свою энергию валентным электронам, освобождая их от ковалентных связей. Если эта энергия превышает ширину запрещенной зоны, то электроны смогут перейти из ВЗ в ЗП, т.е. возникнет фотогенерация (ее еще называют внутреннимфотоэффектом).

Фотогенерация – это процесс образования пар электрон + дырка в полупроводнике при его электромагнитном облучении.

Возникшие в результате фотогенерации НЗ увеличивают проводимость полупроводника. Проводимость, вызванная действием фотонов, называется фотопроводимостью.

Рассмотрим собственный полупроводник:

W hv

Ө n_i Ө n_ф

Wп

генерация фотогенерация W

Wв

Өp_i Ө p_ф

 

∆W – ширина запрещенной зоны;

p_i, n_i – концентрация дырок и электронов, образованных в процессе генерации;

p_ф, n_ф – концентрация дырок и электронов, образованных в процессе фотогенерации.

У металлов явление фотопроводимости отсутствует, т.к. у них огромна концентрация свободных электронов (N 10²² 1/см³) и не может заметно возрасти под действием облучения.

Внешний фотоэффект

Внешний фотоэффект – это появление фото-ЭДС в p-n переходе при его электромагнитном облучении.

p n

 

ОНЗ Ө ОНЗ

+ -

+ ННЗ Ө -

+ Е_ВН ННЗ -

 

 

PV

+ –

Поток падающих на p-n переход фотонов вызывает фотогенерацию пар носителей заряда, т.е. возникает внутренний фотоэффект. Образовавшиеся при этом носители заряда под действием внутреннего поля Е_ВН начинают перемещаться: дырки двигаются по направлению поля, а электроны – против. В результате этого перемещения в p-области скапливаются положительные заряды, а в n-области – отрицательные. Возникает разность потенциалов. Если к такому переходу подключить микровольтметр, то прибор покажет какое-то напряжение, которое и является фото-ЭДС.

 

Фото-ЭДС – это разность потенциалов, возникающая в результате разделения внутренним полем перехода носителей заряда, образовавшихся за счет электромагнитного облучения перехода.

 

Пьезоэффект

Пьезоэлектрический эффект был открыт братьями Кюри в 1880г. Пьезоэффект бывает прямой и обратный.

Прямой пьезоэффект – это процесс образования равных, но противоположных по знаку электрических зарядов на противоположных гранях некоторых кристаллических тел, называемых пьезоэлектриками, при давлении на эти тела.

Если изменить направление деформации, т.е. не сжимать, а растягивать пьезоэлектрик, то заряды на гранях изменят знак на обратный. К пьезоэлектрикам относятся кварц, сегнетова соль, титанат бария и т.д.

Обратный пьезоэффект – это процесс сжатия или расширения пьезоэлектрика под действием электрического поля в зависимости от направления вектора напряженности поля.

Для практических целей применяют пьезоэлектрики различной формы: прямоугольные или круглые пластинки, цилиндры, кольца. Пьезоэлемент помещают между металлическими обкладками или наносят металлические пленки на противоположные грани пьезоэлемента. Таким образом получается конденсатор с диэлектриком из пьезоэлектрика.

Если к такому пьезоэлементу подвести переменное напряжение, то пьезоэлемент за счет обратного пьезоэффекта будет сжиматься и расширяться, т.е. совершать механические колебания. В этом случае энергия электрических колебаний превращается в энергию механических колебаний с частотой, равной частоте приложенного переменного напряжения. Так как пьезоэлемент обладает собственной частотой механических колебаний, то возможно явление резонанса, когда частота приложенного напряжения совпадает с собственной частотой колебаний пластинки. При этом получается максимальная амплитуда колебаний пластинки пьезоэлемента.

Если на пьезоэлемент воздействовать механически с некоторой частотой, то возникает переменное напряжение той же частоты. В этом случае механическая энергия преобразуется в электрическую, и пьезоэлемент становится генератором переменной ЭДС. Таким образом, можно сказать, что пьезоэлемент является колебательной системой с электромеханическими колебаниями.

На основе пьезоэффекта работает кварцевый резонатор, содержащий кварцевый элемент, электроды и кварцедержатели, помещенные в герметичный металлический или стеклянный баллон.

Эквивалентная схема кварцевого резонатора:

L, С, R – параметры кварцевого элемента. Индуктивность L отражает инерционные свойства кварцевой пластики, С – характеризует ее упругие свойства и активное сопротивление, R – сопротивление потерь. C_о – паразитная межэлектродная емкость.

Как видно из эквивалентной схемы, кварцевый резонатор имеет два резонанса: последовательный (частота которого зависит от параметров резонатора L и С) и параллельный (частота которого зависит от паразитной межэлектродной емкости С_о). Частота последовательного резонанса является более стабильной, чем частота параллельного резонанса. На практике используют оба вида резонанса.

Кварцевые резонаторы успешно работают в полосе частот от 70 Гц до десятков МГц. На их основе работают кварцевые генераторы, обеспечивающие высокую точность и стабильность частоты.

Пример1: КС182А

К – кремниевый, бытовой

С – стабилитрон

182 – серия

1 – маломощный,

А – разброс параметров

 

Пример2: 2С620А

2 – кремниевый, с военной приемкой

С – стабилитрон

620 – серия

6 – средней мощности,

А – разброс параметров

БЦО транзисторов

БЦО транзисторов состоит из четырех элементов:

1-й элемент - (буква или цифра) указывает материал полупроводника:

Г (1) – германий (Ge)

К (2) – кремний (Si)

А (3) – соединения галлия (например, арсенид галлия – GaAs)

И (4) – соединения индия (например, фосфид индия – InP)

Буква ставится, если транзистор предназначен для бытовой аппаратуры. Цифра означает военную приемку, т.е. если транзистор предназначен для спецтехники. (Первые элементы БЦО транзисторов и диодов одинаковы.)

 

2-й элемент – буква «Т» (присваивается биполярным транзисторам) или буква «П» (присваивается полевым транзисторам).

 

3-й элемент – трехзначное число (серия). Первая цифра серии характеризует мощность и частотный диапазон:

 

1 2 3 Маломощные

 

4 5 6 Средней мощности

 

7 8 9 Мощные

НЧ СЧ ВЧ

Вторая и третья цифра серии означает порядковый номер разработки.

 

4-й элемент – буква, характеризующая разброс параметров.

Пример: КТ315А Пример:2П901А

К – кремниевый, бытовой 2 – кремниевый, с военной приемкой

Т – биполярный транзистор П – полевой транзистор

315 – серия 901 - серия

3 – маломощный, высокочастотны 9 – мощный, высокочастотный

15 – номер разработки 01 – номер разработки

А – разброс параметров А – разброс параметров

Лазеры

Существование лазера предсказал писатель Алексей Толстой в своем произведении «Гиперболоид инженера Гарина». Лазеры бывают: твердотельные, жидкостные, газовые (в зависимости от состояния рабочего вещества).

Принцип работы лазера

Для эффективного использования света желательно получить синхронное (одновременное) и синфазное (одинаковое по фазе) излучение атомов, т.е. так называемое когерентное излучение.

Пусть имеется цепочка возбужденных атомов. Атом считается возбужденным, если электрон в нем перешел со своей основной орбиты на более высокую за счет получения дополнительной энергии, например, за счет поглощения света (световой энергии), под влиянием температуры (тепловой энергии), при ударе в атом внешнего электрона (кинетической энергии) и т.д.

Пусть внешний фотон (т.е. порция световой энергии, называемая квантом) ударяется в крайний атом по направлению вдоль цепочки. Это вызовет излучение фотона из этого атома, т.е. возникнет уже два фотона. Один из них ударит в следующий атом и т.д. - имеем «принцип домино». В результате световой поток усиливается в огромное число раз. Теоретически коэффициент усиления может достигать гигантского значения – 10²⁰.

Причем, двигаться эта огромная армия фотонов, имеющих одинаковую энергию, будет в одном направлении, т.е. излучение будет когерентным!

Постоянное подведение к основному веществу дополнительной энергии (для возбуждения большого количества атомов и получения когерентного излучения) называется накачкой.

Рассмотренный примитивный вариант усилителя света получил название лазер – от начальных букв английского выражения, в переводе означающего «усиление света с помощью вынужденного излучения».

Лазеры на гетероструктурах

Особое значение имеют гетероструктурные лазеры, которые не требуют охлаждения и работают при комнатнойтемпературе. Этими проблемами занимался академик Жорес ИвановичАлферов, получивший в 2000г. за выдающиеся открытия в области гетероструктур Нобелевскую премию.

 

Гетеропереходом называется переход, образованный между двумя полупроводниками с различной шириной запрещенной зоны.

Полупроводники должны иметь близкие кристаллические структуры, например переходы, созданные из так называемых «твердых растворов»: AlGaAs-GaAs, InP-GaInAs и т.д.

Этим гетеропереходы отличаются от гомопереходов.

 

Гомопереход – этопереход, созданный на основе одного полупроводника с различной проводимостью (например, контакт кремния с электронной и дырочной проводимостью).

 

Рассмотрим p-n гетеропереход, у которого ширина запрещенной зоны n-полупроводника больше, чем у p-полупроводника:

n p

 

W_П`

W_П Ө

W`

 

W_В`

W

 

W_В

 

 

W> W`

Как видно из энергетической диаграммы такого перехода, высота энергетического барьера для электронов, движущихся из n-области в p-область () гораздо меньше энергетического барьера для дырок, движущихся из p-области в n-область (). Поэтому при подаче на такой гетеропереход прямого напряжения будет преобладать инжекция электронов, т.е. получится односторонняя инжекция. Этим гетеропереход принципиально отличается от гомоперехода.

Гетеропереход может быть создан на основе полупроводников одного типа проводимости (p-p⁺ или n-n⁺).

p p⁺

 

W_П`

 

W`

W_П Ө

W_В`

W_В W

W< W`

 

 

Высота энергетического барьера для электронов (ННЗ), переходящих из p в p⁺-область, будет значительной, т.е. в базе (p⁺-область) не будут накапливаться ННЗ, следовательно, не требуется время на их рассасывание, а значит, повышается быстродействие (переключение прибора, построенного на таком переходе, будет значительно быстрее.)

Использование двойных гетероструктур (ДГС), таких как p-n-n⁺ или n-p-p⁺ позволили получить сверхинжекцию и, тем самым, увеличить коэффициент усиления и повысить КПД.

Применение гетеропереходов:

а) Гетеропереходы n-n⁺ и p-p⁺ применяются для создания:

· сверхскоростных интегральных микросхем;

· малошумящих сверхвысокочастотных полевых транзисторов, которые используются в системах спутникового телевидения.

 

б) Свойство односторонней инжекции в p-n гетеропереходе используется для создания биполярных гетероструктурных транзисторов, на основе которых работают усилители в мобильных телефонах.

в) Солнечные элементы на основе гетероструктур широко используются в космосе (космическая станция «Мир» проработала на таких солнечных элементах 15 лет, пока не была затоплена в океане).

 

г) С помощью гетероструктур можно изменять параметры полупроводниковых кристаллов (ширину запрещенной зоны, эффективную массу НЗ и их подвижность, показатель преломления, энергетический спектр и т.д.), т.е. искусственно создавать новые типы полупроводников – гетерополупроводники.

 

Применение лазеров

а) Полупроводниковые лазеры на основе двойных гетероструктур (ДГС), работающие при комнатной температуре, т.е. не требующие охлаждения, стали основой волоконно-оптической связи. Волоконные световоды представляют собой кабели из специального стекла или прозрачной пластмассы и обладают высокой прозрачностью и очень малым затуханием лазерного луча. Если к волоконному световоду присоединить с одного конца полупроводниковый лазер, а с другого – фотоприемник, то получится волоконно-оптическая линия связи. Волоконные световоды позволяют экономить цветные металлы, из которых производятся обычные металлические кабели, имеют малую массу, не подвержены коррозии, не окисляются.

 

б) Лазер на основе ДГС присутствует почти в каждом доме в виде проигрывателя лазерных компакт-дисков (CD), являясь устройством считывания информации с диска.

в) Лазеры на гетероструктурах используют для преобразования инфракрасного излучения (невидимого) в видимое (например, зеленое).

 

г) Лазерные диоды на основе гетероструктур широко используются в:

· дисплеях;

· современных светофорах;

· устройствах декодирования товарных ярлыков;

· лампах тормозного освещения в автомобилях;

· лазерных указках.

 

д) Лазерные лучи применяются:

· для точных геодезических измерений;

· для сварки;

· для резки сверхпрочных материалов и пробивания отверстий;

· для изготовления микросхем.

 

е) Лазерное излучение используется:

· в локаторах, имеющих гораздо бо̀льшую точность, чем радиолокатор;

· при швартовке судов (лазерный лоцман).

 

ж) На использовании лазерного излучения основана голография (область науки, занимающаяся получением объемных изображений). Примером голографии может служить стереофильм.

 

з) Лазеры эффективно применяются в медицине:

· в качестве скальпеля (Лазерным скальпелем можно делать «бескровные» операции, т.к. световое излучение попутно еще и «прижигает» кровеносные сосуды. Такой скальпель не требует стерилизации, воздействие его на ткань происходит очень быстро и безболезненно);

· для лечения глазных болезней (с помощью лазера приваривают к глазному дну отслоившуюся сетчатку, удаляют катаракту, выжигают глазные опухоли, лечат глаукому);

· в стоматологии лазер используется в качестве бормашины (действует быстрее и безболезненно, избирательно разрушает пораженную кариесом зубную ткань);

· в терапии (эффективное лечение лазером незаживающих ран, переломов, очищение кровеносных сосудов от холестериновых бляшек и т.д.);

· в хирургии с помощью лазерного луча дробят камни в почках на мелкие частички, которые выходят естественным путем, не доставляя человеку болезненных ощущений;

· сверхкороткие импульсы лазерного излучения дают возможность изучать детали строения и функционирования молекул ДНК и, тем самым, влиять на процессы наследственности (с помощью лазерной технологии была получена клонированная овечка Долли);

· большинство современной диагностической медицинской аппаратуры является лазерной.

 

и) Широкое применение нашли лазеры в военной промышленности:

· приборы ночного видения;

· дальномеры;

· снайперские винтовки;

· ракеты с лазерным наведением;

· В г.Саров запущена лазерная установка «Искра-6», позволяющая моделировать в лабораторных условиях термоядерный взрыв. Таким образом, не надо производить дорогие и опасные для экологии ядерные испытания где-то в океане или под землей, тем более, что наша страна подписала договор о нераспространении ядерного оружия и о прекращении ядерных взрывов. Но изучать, проводить исследования термоядерной реакции в мирных и военных целях мы, в силу действия этого договора, тоже не могли. Теперь этот вопрос решен.

 

к) Активно использует лазеры шоу-бизнес (лазерные шоу).

 

л) С помощью лазеров изучается процесс фотосинтеза в растениях, т.е. преобразование солнечной энергии в химическую.

 

м) Широко распространены лазеры в компьютерной технике (лазерные принтеры, CD-ROMы) и т.д.

 

 

Литература

1 Аксенов А.И., Нефедов А.В. Отечественные полупроводниковые приборы.

Справочное пособие.- М.: Салон-пресс, 2009. – 525с.

 

2 Берикашвили В.Ш., Черепанов А.К. Электронная техника. – М.: Академия, 2009. – 336с.

 

3 Гальперин М.В. Электронная техника. – М.:ИД «ФОРУМ» - Инфра-М, 2010.- 351с.

 

4 Полищук В.И. Задачник по электронике. М.: Академия, 2009. – 156с.

 

5 Сиренький И.В., Рябинин В.В., Голощапов С.Н. Электронная техника. Из-во Питер, 2009. – 416с.

6 В.И.Галкин, Е.В.Пелевин Промышленная электроника и микроэлектроника,

М.: Высшая школа, 2010-350с.

 

7 studentbank.ru/view.php?id=42336

 

8 review3d.ru/elektronika-kurs-lekci

 

9 fanknig.org/book.php?id=24206316

 

10 padabum.com › Электроника‎

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

 

для студентов 1 курса

 

 

специальностей 210413 Радиоаппаратостроение

210414 Техническое обслуживание и ремонт

радиоэлектронной техники (по отраслям)

230113 Компьютерные системы и комплексы

230401 Информационные системы

 

 

 

 

г. Нижний Новгород

 

2014г.

Содержание

1 Основы зонной теории…………………………………..3

2 Внутреннее строение полупроводников ……………....5

3 Контактные явления……………………………………..9

4 Внутренний и внешний фотоэффект……………….….16

5 Пьезоэффект…………………………………………….18

6 Параметры, транзисторов……………………………..20

7 Лазеры…………………………………………………..23

Литература………………………………………………..28

Основы зонной теории

Классификация твердых тел по проводимости

 

Все вещества состоят из атомов. Атом, в свою очередь, состоит из более мелких частиц: протонов, электронов, нейтронов.

Протоны имеют положительный электрический заряд, электроны – отрицательный, нейтроны – электрически нейтральны (их заряд равен нулю).

Протоны и нейтроны образуют ядро атома, вокруг которого по определенным орбитам вращаются электроны.

Атом является электрически нейтральным (положительный заряд ядра нейтрализуется отрицательными зарядами электронов).

Каждой орбите соответствует определенная энергия: потенциальная и кинетическая. Потенциальная – за счет нахождения электрона на некотором расстоянии от ядра, кинетическая – за счет движения электрона.

На орбите электрон удерживается за счет силы притяжения к ядру. Чтобы удалить электрон от ядра, необходимо преодолеть их взаимное притяжение, т.е. затратить некоторую энергию. Поэтому электроны, находящиеся на внешних (более удаленных) орбитах, обладают большей энергией, чем электроны, находящиеся на внутренних орбитах.

, где - энергия

 

Электроны, находящиеся на внешних орбитах атомов, называются валентными.

Они определяют химическую активность вещества – валентность (если на внешней орбите атома какого-то вещества находятся 4 валентных электро