Биполярные транзисторы
История открытия, принцип действия и конструкции биполярных транзисторов. Дрейфовые транзисторы.
Коэффициент усиления транзистора по току, его связь с коэффициентом инжекции эмиттера, коэффициентом переноса носителей через базу и эффективностью собирания носителей. Влияние эффекта сужения запрещенной зоны и Оже-рекомбинации на эффективность инжекции. Способы увеличения эффективности инжекции. Влияние генерационно-рекомбинационных токов и модуляции проводимости базы на характеристики транзисторов. Эффект "сжатия" эмиттерного тока. Эффект Эрли. Оптимизация характеристик транзистора путем выбора конструкции, уровня и профиля легирования.
Транзистор при высоком напряжении на коллекторе, условия пробоя в схемах с общей базой и общим эмиттером. Вторичный пробой, его природа. Область безопасной работы.
Высокочастотные свойства и быстродействие транзисторов. Основные причины, приводящие к задержке распространения сигнала. Частота отсечки и максимальная частота генерации. Эффект Кирка. Пути повышения быстродействия транзисторов. Гетеропереходные транзисторы (два типа конструкций), псевдоморфные транзисторы, транзисторы на горячих электронах, транзисторы с металлической базой.
Транзистор как активный элемент цепи переменного тока. Схемы включения транзистора. Описание свойств транзисторов при малом уровне сигнала с помощью h-параметров и пути управления этими параметрами путем модификации конструкции транзистора.
Основные физические механизмы возникновения шумов. Шумы в полупроводниках и полупроводниковых приборах (тепловой, дробовой, генерационно-рекомбинационный, избыточный, поверхностный). Шум-фактор, оптимизация схем на биполярных транзисторах по уровню шума.
Работа биполярного транзистора в импульсном режиме. Особенности работы в режиме насыщения. Экстракция носителей. Схемотехнические решения увеличения быстродействия, применяемые в современных цифровых интегральных схем на биполярных транзисторах (ТТЛ, ТТЛШ, И2Л).
Тиристоры, динисторы и другие приборы с многослойной структурой
Прямая и обратная ветви вольт-амперной характеристики динистора и факторы, ее определяющие. Роль управляющего электрода тиристора. Запираемые тиристоры с конструкциями GTO и GCT. Тиристоры с "закороченным" катодом. Защита тиристоров от электрического пробоя. Времена включения и выключения тиристоров, их связь с протекающими физическими процессами. Фототиристоры и оптотиристоры. Симисторы.
Полевые транзисторы
Эффект поля в полупроводниках. МОП-конденсатор, его вольт-фарадные характеристики. Режимы слабой и сильной инверсии, обеднения и обогащения.
Полевые транзисторы с изолированным затвором, их устройство и принцип работы. Вольт-амперная характеристика полевого транзистора с МОП-структурой. Влияние геометрии транзистора на крутизну вольт-амперной характеристики. Проблема выбора диэлектрика для полевых транзисторов. Особенности дрейфа носителей в сильном электрическом поле, скорость насыщения.
Полевые транзисторы с коротким каналом. Быстродействие полевых транзисторов и пути его дальнейшего повышения (эффект всплеска скорости, баллистический перенос, HEMT-транзисторы).
Мощные полевые транзисторы, их устройство и принципы работы.
Полевые транзисторы с p-n-переходом и барьером Шоттки, их устройство и принцип работы. Шумы в полевых транзисторах.
Гибридные биполярно-полевые устройства (IGBT, транзисторы со статической индукцией).
1. А.И. Лебедев. Физика полупроводниковых приборов. М., Физматлит, 2008,
488 с.
2. М. Шур. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1992.
3. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1984.