Первый билет
 Скачать 2.86 Mb.
|
Второй билет2) 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 степени легирования, контакты обладают ничтожным сопротивлением. Изображён МДП-транзистор с необходимыми для работы подключениями. Здесь используется основная схема включения – с общим, или заземлённым истоком. Это название отражает очевидное: в такой схеме исток заземлён и является общим узлом для источников Uзи и Uси. Чем больше Uзи, тем больше толщина канала, концентрация свободных электронов в нём и поэтому больше ток Iс. При любых Uзи < U0.Такие транзисторы менее распространены, т.к. подвижность дырок меньше, чем подвижность свободных электронов. При равных прочих условиях в n-канальном транзисторе ток в несколько раз больше. Полное название такого транзистора – МДП-транзистор с индуцированным каналом n-типа, обусловлено тем, что под воздействием поля затвора в нем появляется(индуцируется)канал со свойствами полупроводника с электронной проводимостью. Существуют и p-канальные МДП-транзисторы. В них используется МДП структура с полупроводником n-типа. Р-канал появляется при отрицательном напряжении Uзи < U0. Такие транзисторы менее распространены, т.к. подвижность дырок меньше, чем подвижность свободных электронов. При равных прочих условиях в n-канальном транзисторе ток в несколько раз больше. МДП транзисторы со встроенным каналом  Они находят ограниченное применение из-за необходимости затрачивать энергию на поддержание состояния отсечки транзистора изготовления дополнительного n-слоя между истоком и стоком. Этот слой выполняет функцию канала, который существует в таком транзисторе и при Uзи =0. Как и в транзисторах с индуцированным каналом, в МДП транзисторах со встроенным каналом в зависимости от напряжения на затворе наступает обогащение или обеднение канала. При достаточно сильном обеднении, т.е. при Uзи< U0, наступает режим инверсии полупроводника под затвором. Канал исчезает, транзистор запирается. Стоко- затворная характеристика МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа изображена.  Здесь же штриховая линия соответствует p-канальному варианту транзистора 32. Изготовление подложек интегральных схем.Основным типом элементов современной электронной аппаратуры являются полупроводниковые интегральные схемы (ИС). Все элементы ИС очень тонкие, плоские и располагаются в приповерхностном слое общего кристалла полупроводника – подложки. Их изготовление осуществляется обработкой одной из поверхностей плоской подложки. Нижняя поверхность подложки при этом не используется. Технология изготовления таких ИС часто называется планарной, т.е. плоскостной. Планарная технология стала возможной благодаря применению главной технологической операции – фотолитографии. Её задачей является создание так называемой маски на поверхности подложки. В типичном случае фрагмент подложки с маской имеет вид  Здесь защитный слой маски – двуокись кремния SiO2 на поверхности кремниевой подложки. Окна маски делают доступной для обработки поверхность полупроводника в необходимых местах.  Подготовленная к фотолитографии кристаллическая кремниевая подложка с идеально обработанной поверхностью.Создание защитного слоя SiO2, например окислением кремния. 47. Логические элементы на биполярных транзисторах (ТТЛ элемент). Схема простейшего двухвходового ТТЛ-элемента И-НЕ. Большим недостатком простейшего ТТЛ-элемента является низкая нагрузочная способность (способность нормально работать при подключении к выходу входов большого числа других таких же или аналогичных элементов). С увеличением числа нагрузочных элементов сопротивление нагрузки уменьшается, а емкость нагрузки возрастает. Его основу образует многоэмиттерный транзистор (МЭТ), который отличается от обычного интегрального биполярного транзистора (БТ) наличием не одной, а нескольких эмиттерных областей (например, двух).  Наличие нескольких эмиттеров позволяет реализовать самые разные логические функции, в том числе – основные – И, ИЛИ, НЕ и их комбинации. Изготовление многоэмиттерного БТ требует тех же технологических операций, что и для обычного транзистора и не усложняет изготовление ИС. В МЭТ, в отличие от обычного транзистора, не один, а несколько равноценных эмиттерных переходов. Поэтому при подаче прямого напряжения на любой из этих переходов начинается инжекция неосновных носителей в базу и может быть получен активный или насыщенный режим. ТТЛ-элемент используется в цепях с цифровыми сигналами, т.е. на входах появляются сигнал "0" (напряжение низкого уровня, обычно близкое к 0 В), или сигнал "1" (напряжение высокого уровня, обычно близкое к напряжению источника питания). Если, например, на входе xl присутствует сигнал 0 (т.е. напряжение, близкое к 0), то на первом эмиттерном переходе МЭТ действует прямое напряжение и этот переход открыт.  Аналогичная картина наблюдается и при сигнале 0 на входе х2 и при сигналах 0 на обоих входах. В любом таком случае открыт хотя бы один эмиттерный переход МЭТ, напряжение база МЭТ – земля близко к 0.7 В и недостаточно для отпирания Т2. Только при подаче на оба входа МЭТ (на все имеющиеся входы) сигналов 1 напряжение на всех эмиттерных переходах МЭТ обратное, и все они заперты. В этом случае ток от плюса источника через R1 проходит через коллекторный переход МЭТ и поступает в базу Т2. Т2 открыт, напряжение на выходе ТТЛ-элемента близко к 0. Таким образом, логика работы рассматриваемого ТТЛ- элемента описывается таблицей истинности вида: |