6 Различные полупроводниковые приборы

Тиристоры, устройства, классификация. Диодный тиристор, принцип работы, вольтамперная характеристика, статистические и импульсные параметры. Триодный тиристор, семейство вольтамперных характеристик, статические и импульсные параметры. Применение тиристоров.

Теплоэлектрические полупроводниковые приборы: термистор, болометр и термоэлемент: устройство, параметры, применение. Полупроводниковые резисторы и варисторы. Датчики Холла.

Шумы и шумовые параметры полупроводниковых приборов.

Раздел II. Оптоэлектронные и квантовые приборы

Оптоэлектронные и квантовые приборы.

Светоизлучатели и фотоприемники.

Фотоприемники. Фотопроводимость полупроводников. Фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фототиристор: устройство. принцип работы, характеристики, параметры, применение.

Светоизлучатели: лазеры и светодиоды. Устройство, принцип применения, параметры и характеристики светодиода.

Полупроводниковые лазеры. Принцип действия, параметры и характеристики. Достоинства полупроводниковых лазеров.

Оптроны: устройство, принцип работы, параметры, характеристики, разновидности и применение.

Индикаторы: жидкокристаллические, полупроводниковые и газоразрядные. Применение.

Раздел III. Микроэлектроника

1 Технологические основы микроэлектроники

Комплексная микроминиатюризация. Основная задача микроэлектроники. Классификация изделий микроэлектроники.

Базовые технологические процессы изготовления полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС) (эпитаксия, термическое окисление, диффузия, ионное легирование, фотолитография, металлизация).

Диоды полупроводниковых ИМС. Диодное включение транзисторов.

Многоэмиттерные и многоколлекторные транзисторы, транзисторы с барьером Шотки. Горизонтальные и вертикальные р-n-р транзисторы и супербета-транзисторы.

МДП с одним типом кандалов (n-МДП, p-МДП) и с двумя типами каналов (комплементарные КМДП). Особенности этих схем.

Параметры и характеристики пассивных элементов полупроводниковых ИМС (диффузионных и ионно-легированных резисторов, диффузионных и МДП конденсаторов) и отличие их от соответствующих параметров и характеристик дискретных резисторов и конденсаторов.

Температурные коэффициенты сопротивлений и емкостей пассивных элементов полупроводниковых ИМС, их основные отличия от дискретных пассивных компонентов.

Способы изоляции между компонентами ИМС и их особенности.

Способ изоляции элементов в полупроводниковых ИМС, выполненных на основе биполярных структур и последовательность технологических операций при их изготовлении.

Гибридные интегральные микросхемы (микросборки). Особенности толстопленочных и тонкопленочных ИМС, а также параметры и характеристики их пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, индуктивностей).

Основные этапы сборки и типы корпусов для полупроводниковых игибридных ИМС.

2 Аналоговые микросхемы.

Операционный усилитель (ОУ). Выполнение аналоговых функций (усиление, сравнение, ограничение, частотная фильтрация, суммирование, интегрирование, дифференцирование и др.).

Три каскада интегральных ОУ: входной, промежуточный и выходной. Базовые цепи генераторов стабильного тока или стабилизаторов тока. Каскады сдвига уровня и выходные каскады.

Дифференциальный каскад (ДК). Идентичность параметров транзисторов и нагрузочных резисторов.

Параметры и характеристики ОУ.

Основной принцип применения ОУ – включение глубокой отрицательной обратной связи (ООС).

3 Цифровые ИМС.

Основные виды цифровых ИМС: РТЛ, ДТЛ, ТТЛ и др. Системы параметров интегральных логических элементов.

Логические элементы с барьером Шотки и логические элементы на основе переключателей тока.

МДП транзисторные ключи. Транзисторные ключи на комплементарных структурах (КМДП).

Интегральные логические элементы с инжекционным питанием (И2Л).

Принципы построения триггеров и их типы. Триггер элементарная ячейка запоминающих устройств. Типы запоминающих устройств и их основные параметры.

4 Большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)

Повышение степени интеграции основная тенденция развития микроэлектроники.

Пути повышения степени интеграции и проблемы, связанные с созданием БИС и СБИС.

Особенности базовых элементов БИС и СБИС (n-МДП, КМДП, И2Л).

Приборы с зарядовой связью (ПЗС).

Базовые матричные кристаллы при создании БИС и СБИС частного применения.

Микропроцессоры, однокристальные микро-ЭВМ, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи (АЦП, ЦАП).

Перспективы развития микроэлектроники

Функциональная микроэлектроника. Оптоэлектроника, акустоэлектроника, магнетоэлектроника, биоэлектроника и др.

Содержание лекций

1 Цели и задачи курса “Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника”. Физика полупроводников. p-n- переходы. Полупроводниковые диоды. Разновидности и характеристики.

2 Транзисторы. Принцип действия, разновидности и характеристики.

3 Полевые транзисторы. Принцип действия, разновидности и характеристики.

4 Тиристоры. Принцип действия, разновидности и характеристики.

5 Комплексная микроминиатюризация РЭА. Основная задача микроэлектроники. Классификация изделий микроэлектроники.

6 Основные технологические операции изготовления ИМС. Формирование структур полупроводниковых ИМС. Изготовление гибридных ИMС.

7 Виды аналоговых ИМС. Изготовление дифференциальных усилителей. Операционные усилители.

8 Виды цифровых ИМС. Базовые логические элементы. Интегральные триггеры. Элементы запоминающих устройств. Большие и сверхбольшие интегральные схемы. Перспективы развития микроэлектроники.

Перечень лабораторных работ

1 Исследование полупроводниковых диодов различных типов.

2 Исследование статических характеристик биполярных транзисторов.

3 Исследование цифровых ИМС.

4 Исследование топологии ИМС.

Методические указания

к изучению курса “Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника“

1 Общие указания

В соответствии с учебным планом курса “Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника” студент обязан выполнить контрольную работу, ответить на контрольные вопросы, выполнить лабораторный практикум и сдать экзамен. К сдаче экзамена студент допускается при предъявлении экзаменатору выполненных и зачтенных контрольных работ.

Основной формой изучения курса является самостоятельное изучение рекомендованной литературы. Очные виды занятий являются дополнительной формой в помощь самостоятельной работе студентов по изучению курса.

Кафедра рекомендует вести краткий конспект изучаемого учебного материала. После изучения каждого раздела необходимо ответить на контрольные вопросы и выполнить контрольные задания. На два контрольных вопроса (по разделу II – один) из каждого раздела (согласно шифра, см. задачу № 1 контрольного задания) ответы следует дать в письменной форме.

В приведенных ниже методических указаниях даются ссылки на основные литературы [1, 2]. Однако, для изучения программы курса можно пользоваться и списком дополнительной литературы.