Файл: Первый билет.docx

Вещества по электрическим свойства делятся на три большие группы

Проводники содержат большое количество носителей заряда, способных перемещаться под действием электрического поля. Они называются подвижными, их направленное движение – электрический ток. Сила тока i определяется скоростью перемещения суммарного заряда подвижных носителей Q: i=dQ/dt.

Способность вещества пропускать ток-электропроводность. Электропроводность определяется, главным образом, плотностью концентрации, или просто концентрацией подвижных носителей– их количеством в единице объёма. Типичными проводниками являются металлы. Для них характерна высокая концентрация подвижных зарядов –свободных электронов.
Диэлектрики практически не содержат подвижные заряды, их электропроводность ничтожна. Такими свойствами обладает большое число веществ. Стекло, дерево
Полупроводники занимают промежуточное положение по электропроводности межу проводниками и диэлектриками. Типичным и самым распространённым в электронике полупроводником является кремний (Si). Широкое применение находят также некоторые соединения, например, арсенид галлия (GaAs), нитрид галлия (GaN).
Собственные полупроводники содержат атомы только одного вида. В примесных есть примеси N (донорные) и P (акцепторные) вида
Свободными становятся, прежде всего, валентные электроны, наиболее удалённые от ядра и наименее с ним связанные. Вместо электрона возникает дырка

Образование свободного электрона – генерация, электрон влетает в дырку – рекомендация

Дырка, как и свободный электрон, считается подвижным носителем заряда. При перемещении дырка заполняется не свободным, а соседним валентным электроном. Валентный электрон при этом остаётся валентным, его энергия не изменяется. Дырка исчезает на прежнем месте и возникает на новом месте, т.е. перемещается. Хотя при этом фактически перемещаются валентные электроны, воспринимается это, как перемещение единичного положительного заряда. Таким образом, перемещение зарядов в полупроводнике, т.е. возникновение тока, вызывается независимым друг от друга движением свободных электронов и дырок. Поэтому ток в полупроводниках может иметь как электронную, так и дырочную составляющие.

Наряду с подвижными зарядами важную роль имеют неподвижные заряды – ионизированные атомы веществ, чаще всего примесей. Ионами называют атомы, утратившие часть своих электронов (положительные ионы) или захватившие посторонние электроны (отрицательные ионы). Ионы в твёрдых веществах не способны перемещаться и создавать ток. Однако, как и любые другие электрические заряды, они способны создавать электрическое поле, влияющее на подвижные заряды.

16.Свойства МДП структуры. Пороговое напряжение.

МДП-структура содержит металлический слой, слой диэлектрика и слой полупроводника

Б) режим обогащения В) Режим обеднения

Если используется самый распространённый полупроводник – кремний, то диэлектрик, как правило, двуокись кремния SiO2 . Такой диэлектрик на поверхности кремния легко создаётся путём его окисления. Диэлектрический слой всегда очень тонкий, что обеспечивает проникновение электрического поля в полупроводник при подаче на структуру ивнешнего напряжения Uвн . Полупроводник может быть как n, так и p типа.

Пороговое напряжение – напряжение, при котором происходит инверсия проводимости, когда концентрация неосновных носителей заряда станет больше чем основных. (для МДП-транзистора с индуц каналом – происходит индуцирование канала и появляется ток стока)

31. Классификация интегральных схем (по типу сигналов на входе и выходе, по технологии изготовления, по типу используемых элементов, по назначению)

Классификация ИС по разнообразным признакам:

по типу действующих в них сигналов – цифровые и аналоговые ИС;
по технологии изготовления – полупроводниковые и гибридные. В п/п

ИС все элементы изготовлены в кристалле полупроводника, в гибридной ИС частично используются дискретные (навесные) элементы, изготовленные отдельно;
по функциональному назначению – процессоры, ИС памяти, логические, усилители и преобразователи сигналов и т.д.;
по способности сохранять информацию в отсутствие энергии питания

– энергозависимые и энергонезависимые;
по способности к изменению хранящейся в ИС информации – перепрограммируемые и неперепрограммируемые;
по типу используемых элементов – МДП, КМДП, биполярные и т.д.;

по способу изоляции элементов ИС друг от друга – с изоляцией p-n переходами, диэлектрической изоляцией.

ИС классифицируются также по типу физических явлений. В основном, используются явления и процессы, наблюдающиеся в электронных элементах и цепях. Однако существуют ИС, использующие явление поверхностной акустической волны, эффект Холла, пьезоэффект, другие физические процессы. Особый подкласс образуют оптоэлектронные ИС, в которых используется фотоэффект и излучательная рекомбинация

(оптоэлектроника).

46.Логические элементы на комплементарных МДП транзисторах.

На двух и более КМДП-ключах легко создать функционально полную систему логических элементов, состоящую из элементов ИЛИ-НЕ и И-НЕ. В дополнение к ним можно применять одиночный КМДП-ключ, т.е. логический элемент НЕ (инвертор).

В качестве примера рассмотрим двухвходовый элемент И-НЕ на двух

КМДП-ключах. Здесь Т1 и Т2 образуют первый КМДП-ключ, а Т3 и Т4 – второй такой ключ. Нижние, n- канальные транзисторы Т1 и Т3 этих

ключей соединены последовательно. Оба они открыты только когда на оба их затвора (входа) напряжения, превышающие пороговые (единицы). При этом выход элемента будет подключён к земле, т.е. к узлу с нулевым потенциалом. От узла с потенциалом +ЕПИТ выход отключён, так как р- канальные транзисторы закрыты. Единица на выходе появится только когда один или оба n-канальных транзистора будут закрыты. В этом случае выход элемента будет подключён через один или оба открытых р-канальных транзистора к узлу с потенциалом +ЕПИТ.

Последовательное соединение основных транзисторов ключей

обеспечивает функцию И, а инверсные свойства самих ключей функцию НЕ. Поэтому

рассматриваемый элемент выполняет функцию И-НЕ.

При необходимости схему можно дополнить ещё одним или

несколькими КМДП-ключами. Тем самым будут образованы ещё один или несколько дополнительных входов.

Схема двухвходового элемента ИЛИ-НЕ.

Здесь основные n-канальные транзисторы КМДП-ключей соединены параллельно.

Выход будет подключен к земле если открыт хотя бы один из этих транзисторов (функция ИЛИ). Инверсные свойства ключей обеспечивают функцию ИЛИ-НЕ такого элемента.

Оба рассмотренных элемента легко превращаются в инвертор. Для этого их входы должны быть соединены. В том случае х1 = х2, вторые и третьи строки в таблицах истинности выпадают. Добавление

инвертора на выход элементов превращает их в И и ИЛИ.

Второй билет

2) Энергетические диаграммы собственного и примесного полупроводника.

Картинка + Примесь создает уровень в запрещенной зоне, который поставляет электроны в зону проводимости, либо принимает на себя электроны из валентной зоны

Энергия ионизации донора минимальная энергия, которую необходимо сообщить электрону, находящемуся на донорном уровне, чтобы перевести его в зону проводимости. Энергия ионизации акцептора — это минимальная энергия, которую необходимо сообщить электрону валентной зоны, чтобы перевести его на акцепторный уровень. Энергия ионизации примесных атомов значительно меньше энергии ионизации собственных атомов полупроводника или ши рины запрещенной зоны. Поэтому в примесных полупроводниках при низких температурах преобладают носители заряда, возник шие из-за ионизации примесей. Если электропроводность полу проводника обусловлена элекронами, его называют полупроводником n-типа, если электропроводность обусловлена дыркамиполупроводникомр-типа.

17) МДП транзисторы с индуцированным и встроенным каналом.

Устройство МДП-транзистора с индуцированным каналом поясняет

Здесь МДП-структура дополнена двумя снабженными металлическими контактами«островками» n + типа, между которыми может возникать канал n-типа

Эти области называют стоком и истоком. Внутренние контакты с помощью обычных, омических контактов с металлом выведены на поверхность, что позволяет соединять их с внешними цепями. Благодаря высокой