🗊Презентация Elektronika. Półprzewodniki

ELEKTRONIKA WYKŁAD 01   PÓŁPRZEWODNIKI

PROGRAM PRZEDMIOTU Podstawy fizyki półprzewodników. Złącze p-n Dioda półprzewodnikowa. Charakterystyka prądowo-napięciowa diody. Zastosowanie diod półprzewodnikowych w układach elektronicznych Tranzystor bipolarny. Stany pracy i układy pracy tranzystora. Charakterystyki prądowo-napięciowe. Analiza stałoprądowych układów tranzystorowych. Analiza układów tranzystorowych przy pobudzeniu sinusoidalnym. Model czwórnikowy tranzystora. Wzmacniacz tranzystorowy. Analiza wzmacniacza w układzie wspólnego emitera. Wzmacniacz operacyjny idealny i rzeczywisty. Aplikacje liniowe wzmacniacza operacyjnego Aplikacje nieliniowe wzmacniacza tranzystorowego Układy zasilania układów elektronicznych.

WARUNKI ZALICZENIA PRZEDMIOTU Przedmiot składa się z dwóch form : wykładu i laboratorium Obecność na laboratorium jest OBOWIĄZKOWA Każda z form jest oceniana niezależnie, przy czym warunkiem przystąpienia do zaliczenia wykładu jest zaliczenie laboratorium Ocena z przedmiotu jest ważona : 60 % oceny z wykładów + 40 % oceny z laboratorium, przy czym każda z form MUSI być zaliczona na co najmniej ocenę dostateczną

LITERATURA Horowitz P., Hil W. - Sztuka elektroniki Tietze U., Schenk C. - Układy półprzewodnikowe Watson J. - Elektronika Carter B., Mancini R. - Wzmacniacze operacyjne teoria i praktyka Górecki P. – Wzmacniacze operacyjne Dobrowolski A. – Projektowanie i analiza wzmacniaczy małosygnałowych

MODEL ATOMU BOHRA

Liczba atomowa określa ilość protonów w jądrze atomu i ilość elektronów na krążących na orbitach wokół jądra

Elektrony mogą krążyć na ściśle określonych orbitach. Orbicie o mniejszej średnicy odpowiada mniejsza energia a zarazem większa siła oddziaływania jądra. Elektrony mogą krążyć na ściśle określonych orbitach. Orbicie o mniejszej średnicy odpowiada mniejsza energia a zarazem większa siła oddziaływania jądra.

PÓŁPRZEWODNIK TYPU N

PÓŁPRZEWODNIK TYPU P

PRODUKCJA PÓŁPRZEWODNIKÓW Materiałem wyjściowym wykorzystywanym do produkcji elementów półprzewodnikowych jest monokrystaliczny krzem. Jest on wytwarzany z wykorzystaniem metody Czochralskiego.

Walec krzemowy jest cięty na plasterki za pomocą diamentowego ostrza, a uzyskane płytki są polerowane. Rozmiary wafli używanych jako ogniwa fotoelektryczne to kwadraty o boku 100-200 mm i grubości 200-300 μm. W przyszłości standardem mają być wafle grubości 160 μm. W elektronice używa się wafli o średnicy 100-300 mm. Walec krzemowy jest cięty na plasterki za pomocą diamentowego ostrza, a uzyskane płytki są polerowane. Rozmiary wafli używanych jako ogniwa fotoelektryczne to kwadraty o boku 100-200 mm i grubości 200-300 μm. W przyszłości standardem mają być wafle grubości 160 μm. W elektronice używa się wafli o średnicy 100-300 mm. Wafle są czyszczone przy użyciu słabego kwasu w celu usunięcia zbędnych cząsteczek lub naprawienia uszkodzeń powstałych podczas przecinania. Podczas wytrawiania jest usuwane szkło fosforo-krzemowe które tworzy się na brzegach wafli podczas procesu krystalizacji. Tak uzyskany wafel może być następnie domieszkowany celem uzyskania pożądanych właściwości elektrycznych.

Wafle krzemowe są dostępne w zakresie rozmiarów od 25,4 mm ( jeden cal ) do 300 mm ( 11,8 cala ) . Wafle krzemowe są dostępne w zakresie rozmiarów od 25,4 mm ( jeden cal ) do 300 mm ( 11,8 cala ) . Fabryki półprzewodników są często charakteryzowane przez rozmiary wafli, jakie są w stanie wyprodukować. Ciągłe zwiększanie rozmiarów zwiększa efektywność i redukuje koszty produkcji. Obecnie jako standard przyjmuje się 300 mm (12 cali), następnym przewidywanym jest rozmiar 450 mm (18 cali). Obecnie istnieją trzy sposoby domieszkowania półprzewodników : epitaksja; dyfuzja; implantacja jonów Obliczmy orientacyjną liczbę atomów domieszki w obszarze kanału pojedynczego tranzystora MOS we współczesnym układzie scalonym. Niech wymiary kanału ( długość i szerokość ) będą równe 0,2 mikrometra, czyli 2x10-5 cm. Głebokość obszaru kanału plus obszaru zubożonego pod kanałem zależy od polaryzacji tranzystora, przyjmijmy że wynosi ona 1 mikrometr. Całkowita objętość obszaru kanału wynosi więc 4x10-14 cm3. Jeżeli koncentracja domieszki w tym obszarze jest stała i wynosi 1015 cm-3, to w całym obszarze kanału znajduje się zaledwie 40 atomów domieszki. Przy tak małej ich liczbie muszą ujawnić się statystyczne cechy procesów domieszkowania - żadne dwa tranzystory w układzie nie będą miały dokładnie tej samej liczby atomów domieszki w kanale. Jest to nie dający się wyeliminować mechanizm powstawania różnic w charakterystykach pozornie identycznych tranzystorów w układzie.

PRZED POŁĄCZENIEM PÓŁPRZEWODNIKÓW TYPU P I N

FORMOWANIE ZŁĄCZA P-N