Тензоэлектрические полупроводниковые приборы.

 

2.2 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах (36 часов)

Целью практических занятий является закрепление знаний по курсу и приобретение навыков работы с полупроводниковыми приборами, ознакомление с методиками измерения основных параметров рабочего режима и определения исправности..

1. Изучение лабораторного исследовательского стенда (2часа)

2. Исследование германиевых и кремниевых диодов (4часа)

3. Исследование стабилитрона. (4 часа)

4. Исследование биполярного транзистора в схеме включения с общей базой.(4 часа)

5. Исследование биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером.(4 часа)

6. Изучение свойств тиристора. (6 часов)

7. Исследование полевого транзистора с р-п –затвором.(4 часа)

8. Изучение характеристик МДП-транзисторов.(4 часа)

9. Исследование свойств светодиодов. (4 часа)

 

2.3 Содержание и объем самостоятельной работы студентов(48 часов)

Подготовка к лекционным и лабораторным занятиям - 25,5 часа.

Подготовка к контрольным работам (рубежный контроль) - 1,5 часа.

Подготовка к зачёту – 4 часа.

Подготовка к экзамену – 17 часов.

3 Учебно-методические материалы по дисциплине

3.1.Основная литература

3. Игнатов А.Н. Микросхемотехника и наноэлектроника. Оптоэлектроника и нанофотоника [Электронный ресурс]: учеб. пособие.- СПб.: Лань, 2011.- 528с.- Режим доступа:http//portal magtu.ru, электронная библиотечная система «Лань».- Загл. с экрана.

2. Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы [Текст]: учеб. пособие. – СПб.: Лань,2009.- 480с.- ил.

3.2 Дополнительная литература

1. Электронные приборы. Учебник для вузов / В.Н. Дулин,Н.А. Аваев, В.П. Демин и др., Под ред. Г. Г Шишкина.- М.: Энергоатомиздат, 1984.-490 с.

2. Полупроводниковые приборы / Н.М. Тугов, В.А. Глебов, Н.А. Чарыков. Под ред В.А. Лабунцова.- М.: Энергоатомиздат, 1980, 576 с.

3. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника: Учебное пособие. – М., 1991, - 622 с.ил.

4. Юшин А.И. Мощные светодиоды: конструкции, особенности, перспективы. «Радио», 2012, №2, с. 31-32.

 

Методическое обеспечение по проведению учебных занятий

 

1. Сарваров А.С., Мазитов Д.М. Твёрдотельная электроника. Лабораторный практикум: учеб. пособие.- Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. 54с.

3. Леванов В.В. Одноканальные аналоговые и цифровые осциллографы как средство измерений параметров электрических сигналов: учеб. пособие. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2005. 55с.

 

Контрольно-измерительные материалы.

по дисциплине «Твердотельная электроника»

Направление 210100.62 «Электроника и микроэлектроника»

Вопросы к экзамену

Свойства полупроводников

 

1.Что такое полупроводник?

1) Вещество, являющееся смесью металла с диэлектриком.

2) Вещество, являющееся по своей удельной проводимости между полупроводником и диэлектриком.

3) Металл с большим удельным сопротивлением.

4) Вещество, проводимость которого обусловлена движением ионов.

 

2.Какой полупроводник является собственным?

1) Полупроводник, имеющий поликристаллическую структуру.

2) Полупроводник, имеющий монокристаллическую структуру.

3) Полупроводник, не содержащий донорных и акцепторных примесей.

4) Любой полупроводник.

 

3.В каких пределах лежит удельное электрическое сопротивление полупроводников?

1) 10-6 – 10-4 Ом∙см

2) 10-4 – 1010 Ом∙см

3) менее 10-4 Ом∙см

4) более 1010 Ом∙см

 

4.Как изменяется удельное электрическое сопротивление собственных полупроводников с ростом температуры?

1) С ростом температуры удельное электрическое сопротивление растет.

2) С ростом температуры удельное электрическое сопротивление уменьшается.

3) Удельное электрическое сопротивление собственных полупроводников от температуры не зависит.

 

5.Где располагается уровень Ферми в собственном полупроводнике?

1) Вблизи валентной зоны.

2) Вблизи середины запрещенной зоны.

3) Вблизи зоны проводимости.

 

6.Какой полупроводник называется примесным?

1) Смесь нескольких различных полупроводников.

2) Сплав кремния и германия.

3) Полупроводник, содержащий в небольшой концентрации примесь с валентностью, отличной от валентности основного вещества.

4) Механическая смесь частиц металла и диэлектрика.

 

7.От чего зависит проводимость примесных полупроводников при постоянной температуре?

1) От концентрации примесей.

2) От полярности приложенного напряжения.

3) От направления протекающего тока.

4) Правильного ответа нет.

 

8.Примеси какой валентности обеспечивают получение полупроводников p-типа?

1) С валентностью меньшей, чем у исходного материала (In, Ga).

2) Четырехвалентные (C, Sn).

3) Пятивалентные (As, Sb).

4) С валентностью большей, чем у исходного материала.

 

9.Примеси какой валентности обеспечивают получение полупроводников n-типа?

1) Трехвалентные (In, Ga).

2) Четырехвалентные (C, Sn).

3) С валентностью большей, чем у исходного материала (As, Sb).

4) С валентностью меньшей, чем у исходного материала.

 

10.Где располагается уровень Ферми у примесных полупроводников p-типа?

1) Посередине запрещенной зоны.

2) В валентной зоне.

3) В зоне проводимости.

4) Вблизи валентной зоны.

5) Вблизи зоны проводимости.

 

11.Где располагается уровень Ферми у примесных полупроводников n-типа?

1) Посередине запрещенной зоны.

2) В валентной зоне.

3) В зоне проводимости.

4) Вблизи валентной зоны.

5) Вблизи зоны проводимости.

 

12.Как изменится расположение уровня Ферми примесного

1) полупроводника p-типа при повышении температуры?

2) Уровень Ферми понизится.

3) Уровень Ферми повысится.

4) Положение уровня Ферми не изменится.

 

13. Как изменится положение уровня Ферми примесного полупроводника

n-типа при повышении температуры?

1) Уровень Ферми понизится.

2) Уровень Ферми повысится.

3) Положение уровня Ферми не изменится.

 

14. Какова валентность исходных материалов, применяемых чаще всего для изготовления полупроводниковых приборов?

1) 3

2) 5

3) 4

4) 2

 

15. Укажите энергетическую диаграмму примесного полупроводника p-типа?

 

16. Укажите энергетическую диаграмму примесного полупроводника n-типа?

 

17. Какие подвижные носители являются основными в полупроводнике p-типа?

1) электроны.

2) положительные ионы.

3) отрицательные ионы.

4) дырки.

 

18. Какие подвижные носители являются основными в полупроводнике n-типа?

1) положительные ионы.

2) электроны.

3) отрицательные ионы.

4) дырки.

 

19. Какова примерно концентрация примесей в полупроводниках, используемых для изготовления полупроводниковых приборов?

1) 102 – 103 1/см3

2) 105 – 108 1/см3

3) 1010 – 1012 1/см3

4) 1014 – 1016 1/см3

5) 1020 – 1023 1/см3

 

20. Какова концентрация подвижных носителей в примесных полупроводниках по сравнению с концентрацией примесей при рабочих температурах?

1) Концентрация подвижных носителей значительно меньше концентрации примесей.

2) Концентрация подвижных носителей приблизительно равна концентрации примесей.

3) Концентрация подвижных носителей значительно больше концентрации примесей.

 

21. Что такое диффузия носителей в полупроводнике?

1) Движение носителей за счет электрического поля.

2) Хаотическое тепловое движение носителей.

3) Движение носителей за счет разности их концентраций.

 

22. Что такое дрейф носителей в полупроводнике?

1) Движение носителей за счет электрического поля.

2) Хаотическое тепловое движение носителей.

3) Движение носителей за счет разности их концентраций.

 

23.Как в большинстве случаев изменяется сопротивление примесных полупроводников в диапазоне рабочих температур?

1) С ростом температуры сопротивление уменьшается.

2) С ростом температуры сопротивление увеличивается.

3) Сопротивление от температуры не зависит.

 

Электронно-дырочный переход

1. Что такое p-n переход?

1) Граница раздела областей полупроводника с проводимостями p- и n-

типов.

2) Место соприкосновения двух полупроводников с разной структурой.

3) Переходный слой между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет электропроводность n-типа, а другая p- типа.

4) Слой, обедненный подвижными носителями заряда на границе полупроводника.

 

2. Чем вызвано наличие объемного заряда в p-n переходе?

1) Перераспределением подвижных носителей в области p-n перехода.

2) Скачком потенциала в области p-n перехода.

3) Включением внешнего источника тока.

4) Перераспределением ионов в узлах кристаллической решетки.

 

3. Укажите как распределен объемный заряд в p-n переходе.

4. Чем объясняется наличие потенциального барьера в переходном слое между двумя областями полупроводника с разной структурой?

1) Разной концентрацией подвижных носителей.

2) Наличием внешнего источника тока.

3) Наличием двойного электрического слоя, образующего за счет диффузии носителей и появления нескомпенсированного объемного заряда в переходе.

4) Изменением структуры кристаллической решетки.

5) Инжекцией подвижных носителей сквозь p-n переход.

 

5. Где больше концентрация подвижных носителей, в области p-n перехода или в прилегающих к нему областях полупроводника?

1) Больше в области p-n перехода.

2) Больше в прилегающих к p-n переходу областях полупроводников.

3) Примерно одинакова.

4) Правильного ответа нет.

 

6. Укажите энергетическую диаграмму p-n перехода в равновесном состоянии.

 

7. Какое включение p-n перехода называется прямым?

1) Способствующее уходу подвижных носителей от p-n перехода.

2) Увеличивающее скачок потенциала на p-n переходе.

3) Включение, при котором уменьшается высота потенциального барьера и переход представляет собой малое сопротивление протекающему току.

4) Плюс внешнего источника к n- области, минус – к p-области.

 

8. Какое включение p-n перехода называется обратным?

1) Способствующее движению подвижных носителей к p-n переходу.

2) Плюс внешнего источника к p - области, минус – к n-области.

3) Включение, при котором увеличивается высота потенциального барьера и переход представляет большое сопротивление протекающему току.

4) Уменьшающее скачок потенциала на p-n переходе.

 

9. Укажите кривую распределения потенциала на p-n переходе при прямом включении (кривая до включения внешнего источника нанесена пунктиром).

 

10. Укажите кривую распределения потенциала на p-n переходе при обратном включении (кривая до включения внешнего источника нанесена пунктиром).

 

11. В каком направлении перемещаются электроны через переход за счет диффузии?

1) Из p- области в n- область.

2) Из n- области в p- область.

3) Равновероятно в обоих направлениях.

 

12. В каком направлении перемещаются дырки через p-n переход за счет диффузии?

1) Из p- области в n- область.

2) Из n- области в p- область.

3) Равновероятно в обоих направлениях.

 

13.В каком направлении перемещаются электроны через p-n переход за счет электрического поля (каково направление дрейфа)?

1) Дрейф из p- области, в n-область.

2) Дрейф из n- области, в p-область.

3) Дрейф одинаков в обоих направлениях.

 

14.В каком направлении перемещаются дырки через p-n переход за счет электрического поля (каково направление дрейфа)?

1) Дрейф из p- области, в n-область.

2) Дрейф из n- области, в p-область.

3) Дрейф одинаков в обоих направлениях.

 

15.Как изменится высота потенциального барьера p-n перехода при прямом включении?

1) Высота потенциального барьера:

2) Увеличивается.

3) Не изменяется.

4) Уменьшается.

 

16.Как изменится высота потенциального барьера p-n перехода с ростом температуры?

1) Увеличивается.

2) Уменьшается.

3) Не изменяется.

 

17.Как изменяется толщина p-n перехода при обратном включении?

1) Уменьшается.

2) Увеличивается.

3) Не изменяется.

 

18.Как изменяется высота потенциального барьера p-n перехода при обратном включении?

1) Уменьшается.

2) Не изменяется.

3) Уменьшается.

 

19.Как изменится толщина p-n перехода при прямом включении?

1) Уменьшается.

2) Увеличивается.

3) Не изменяется.

 

20.Какими процессами определяется наличие барьерной емкости p-n перехода?

1) Изменение объемного заряда в p-n переходе при изменении напряжения.

2) Изменением концентрации неподвижных носителей в области p-n перехода при изменении напряжения.

3) Изменением тока основных носителей через p-n переход.

 

21.Какими процессами определяется наличие диффузионной емкости у p-n структуры?

1) Изменением объемного заряда в p-n переходе при изменении напряжения.

2) Перераспределением зарядов в областях, прилегающих к p-n переходу за счет инжекции и экстракции подвижных носителей.

3) Изменением концентрации неподвижных носителей при изменении напряжения.

 

22.Какая емкость больше (барьерная или диффузионная) при прямом смещении p-n перехода?

1) Диффузионная емкость больше барьерной.

2) Диффузионная емкость равна барьерной.

3) Диффузионная емкость меньше барьерной.

 

23.Какая емкость больше (барьерная или диффузионная) при обратном смещении p-n перехода?

1) Диффузионная емкость больше барьерной.

2) Диффузионная емкость равна барьерной.

3) Диффузионная емкость меньше барьерной.

 

24.Как изменится барьерная емкость при увеличении (по абсолютной величине)обратного напряжения на p-n переходе?

1) Уменьшается.

2) Увеличивается.

3) Не изменяется.

4) Практически не меняется.

 

25.Какова примерно высота потенциального барьера p-n перехода в равновесном состоянии у германия?

1) 0,01 – 0,05 В

2) 0,05 – 0,1 В

3) 0,3 – 0,4 В

4) 0,5 – 1 В

 

26.Какова примерно высота потенциального барьера p-n перехода в равновесном состоянии у кремния?

1) 0,01 – 0,05 В

2) 0,05 – 0,5 В

3) 0,5 – 0,7 В

4) 0,8 – 1 В

 

27.Какой пробой называется лавинным?

1) Пробой, вызванный образованием лавины носителей под действием сильного электрического поля.

2) Пробой, вызванный резким возрастанием прямого тока.

3) Пробой, вызванный повышением температуры.

4) Пробой, вызванный уменьшением (по абсолютной величине) обратного напряжения.

 

28.Какой пробой называется туннельным?

1) Пробой, вызванный резким возрастанием прямого напряжения.

2) Пробой, вызванный туннельным эффектом.

3) Пробой, вызванный повышением температуры.

4) Пробой, вызванный уменьшением напряженности электрического поля в области перехода.

 

29.Какой пробой называется тепловым?

1) Пробой, вызванный сильным электрическим полем области перехода.

2) Пробой, возникающий вследствие нарушения равновесия между рассеиваемым теплом и теплом, выделяемом в p-n переходе.

3) Пробой, возникающий вследствие увеличения прямого напряжения.

4) Пробой, возникающий вследствие уменьшения прямого тока.

 

30.Какие виды пробоя являются обратимыми процессами?

1) Лавинный и тепловой.

2) Туннельный и тепловой.

3) Лавинный и туннельный.

4) Тепловой.

 

31.Как зависит напряжение пробоя перехода от удельного электрического сопротивления слоев полупроводника, прилегающих к переходу?

1) Увеличивается с ростом удельного электрического сопротивления.

2) Уменьшается с ростом удельного электрического сопротивления.

3) От удельного электрического сопротивления напряжение пробоя не зависит.

 

32.Как зависит напряжение туннельного пробоя от температуры?

1) Увеличивается с ростом температуры.

2) Уменьшается с ростом температуры.

3) От температуры не зависит.

 

33.Как зависит напряжение лавинного пробоя от температуры?

1) Увеличивается с ростом температуры.

2) Уменьшается с ростом температуры.

3) От температуры не зависит.

 

34.Что такое инжекция носителей заряда?

1) Диффузионное движение основных носителей.

2) Дрейфовое движение основных носителей.

3) Движение носителей за счет электрического поля.

4) Введение неосновных носителей через p-n переход при понижении высоты потенциального барьера в области, прилегающие к нему.