Собственные и примесные полупроводники

Некоммерческое

Акционерное

Общество

АЛМАТИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ЭНЕРГЕТИКИ И

СВЯЗИ

Кафедра

электроники

ЭЛЕМЕНТЫ И СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ

Конспект лекций

для студентов всех форм обучения специальности

5В071600 – Приборостроение

Алматы 2013

СОСТАВИТЕЛИ: Т.М. Жолшараева, С.Б. Абдрешова. Элементы и схемотехника аналоговых устройств. Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 5В071600 – Приборостроение. – Алматы: АУЭС, 2013. – 49 с.

Конспект лекций предназначен для самостоятельного изучения курса «Элементы и схемотехника аналоговых устройств». В конспекте приведены основные характеристики и параметры полупроводниковых приборов и аналоговых устройств: диодов, транзисторов, тиристоров, оптронов, усилителей и устройств на основе усилителей. Приведены основные структурные и принципиальные схемы, временные диаграммы и описан принцип действия устройств.

Конспект лекций предназначен для студентов всех форм обучения специальности 5В071600 – Приборостроение.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2013 г.

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013 г.

Содержание

1 Лекция 1. Полупроводниковые диоды

Лекция 2. Биполярные транзисторы

3 Лекция 3. Полевые транзисторы

4 Лекция 4. Оптоэлектронные приборы

5 Лекция 5. Интегральные микросхемы

3 Лекция 3. Обеспечение режима работы усилителя

4 Лекция 4. Транзисторные УНЧ с общим эмиттером и с общей базой

5 Лекция 5. Типовые усилительные каскады на транзисторах

6 Лекция 6. Дифференциальный усилитель

7 Лекция 7. Разновидности схем дифференциальных усилителей

8 Лекция 8. Основные параметры операционных усилителей

9 Лекция 9. Двухкаскадный операционный усилитель

10 Лекция 10. Решающие усилители

11 Лекция 11. Активные фильтры

12 Лекция 12. Схемы активных фильтров и генераторов сигналов

13 Лекция 13. Генераторы релаксационных колебаний

Лекция 1. Полупроводниковые диоды

Содержание лекции:

- собственные и примесные полупроводники;

- электронно-дырочный переход;

- контакты металл-полупроводник;

- полупроводниковые диоды.

Цели лекции:

- изучить проводимость собственных и примесных полупроводников;

- изучить процессы в p-n-переходе в равновесном состоянии и при подаче смещения;

- изучить контакты металл-полупроводник;

- изучить полупроводниковые диоды.

Собственные и примесные полупроводники

Полупроводники – это вещества, которые при комнатной температуре имеют удельное электрическое сопротивление r = 10^-3 ¸ 10⁹ Ом∙см, у проводников r < 10^-3 ¸ 10^-6 Ом∙см, у диэлектриков r > 10⁹¸10¹⁸ Ом∙см.

К полупроводникам относятся элементы четвертой группы таблицы Менделеева, интерметаллические соединения, окислы, сульфиды, карбиды.

Основные отличия полупроводников от металлов в том, что сопротивление чистых полупроводников сильно зависит от температуры и при добавлении примеси в полупроводник удельное сопротивление его уменьшается.

При воздействии энергии на чистый и однородный собственный полупроводник свободные электроны и дырки образуются парами и собственная проводимость i (intrinsic) складывается из электронной (n) и дырочной (p) i = n + p, причем n = p.

Количество свободных электронов и дырок определяется динамическим равновесием параллельно идущих процессов – генерации и рекомбинации.

Генерация – процесс возникновения свободных пар носителей заряда (например, если под действием теплоты – термогенерация), рекомбинация – исчезновение пар носителей при заполнении электроном вакантного уровня (дырки). Время жизни подвижных носителей – это время от генерации до рекомбинации.

В чистых полупроводниках концентрация носителей заряда – свободных электронов и дырок – в основном зависит от температуры и ширины запрещенной зоны Е_З. При добавлении примеси (легировании) в полупроводник число носителей заряда увеличивается. В зависимости от вида примеси преобладает либо электронная, либо дырочная проводимость.