Лекция №1. Физические основы полупроводниковых приборов. План

Электронные приборы, действие которых основано на электронных процессах в полупроводниках. Основой полупроводниковых приборов являются электронно-дырочные переходы – область на границе между полупроводниками с р – и n – проводимостью. Служат для генерирования, усиления и преобразования (по роду тока, частоте и т. д.) электрических колебаний (полупроводниковый диод, транзистор, тиристор), преобразования сигналов одного вида в другой (оптрон, фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и др.), одних видов энергии в другие (термоэлемент, термоэлектрический генератор, солнечная батарея и др.), а также для преобразования изображений, измерения электрических величин (магнитоэлектрические приборы, напр. измерительный преобразователь) и механических величин (пьезоэлектрические и тензометрические приборы, реагирующие на давление или механическое смещение) и др. Особый класс полупроводниковых приборов – полупроводниковые интегральные схемы, представляющие собой законченные электронные устройства в виде единого блока (пластинки) из кремния, германия и других элементов, на котором методами полупроводниковой технологии образованы зоны, выполняющие функции активных и пассивных элементов (диодов, транзисторов, резисторов, конденсаторов и т. д.).
Полупроводниковые приборы выпускают в металлокерамических или пластмассовых корпусах, защищающих приборы от внешних воздействий. Достоинствами полупроводниковых приборов по сравнению с электронными лампами являются малые габаритные размеры, масса, потребляемая электрическая мощность и высокая надёжность, а недостатком – низкая радиационная стойкость.
Стремительное развитие и расширение областей применения электронных устройств обусловлено совершенствованием элементной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборы. Поэтому, для понимания процессов функционирования электронных устройств необходимо знание устройства и принципа действия основных типов полупроводниковых приборов.
Полупроводниковые материалы по своему удельному сопротивлению занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками.
Основными материалами для производства полупроводниковых приборов являются кремний (Si), карбид кремния (SiС), соединения галлия и индия.
Электропроводность полупроводников зависит от наличия примесей и внешних энергетических воздействий (температуры, излучения, давления и т.д.). Протекание тока обуславливают два типа носителей заряда – электроны и дырки. В зависимости от химического состава различают чистые и примесные полупроводники.
Для изготовления электронных приборов используют твердые полупроводники, имеющие кристаллическое строение.