Исследования биполярных структур

ИССЛЕДОВАНИЯ БИПОЛЯРНЫХ СТРУКТУР

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Методические указания
по выполнению лабораторной работы

Пенза 2010

 

УДК 621. 315.416

 

Медведев С.П., Печерская Р.М., Метальников А.М., Аверин И.А. Абрамов В.Б., Карпанин О. В. Исследования биполярных структур.

Методические указания подготовлены на кафедре нано- и микроэлектроники Пензенского государственного университета и предназначены для выполнения лабораторной работы по исследованию температурных зависимостей параметров биполярных транзисторов на автоматизированном лабораторном стенде.

Указания предназначены для использования в учебном процессе при подготовке специалистов инженеров, а также бакалавров и магистров по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 210000 – Электронная техника, радиотехника и связь.

 

 

Кафедра нано- и микроэлектроники Пензенского государственного университета

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ.. 4

Полупроводниковые приборы.. 4

1.2 р-n -переходы.. 4

Диоды и транзисторы.. 6

Эквивалентные схемы биполярного транзистора. 10

Температурные свойства транзистора. 15

Структура интегральных транзисторов и диодов. 15

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СТЕНДА.. 19

Структура автоматизированного лабораторного стенда. 19

Снятие ВАХ биполярных структур в диодном включении. 20

Снятие характеристик биполярных транзисторов. 20

Измерительный блок. 21

ОПИСАНИЕ ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ.. 22

Окно схемы измерений. 22

Управляющие и регистрирующие инструменты.. 25

Рабочая тетрадь. 29

Таблицы. 30

Формулы. 31

Графики. 33

Формирование отчета. 35

4 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ... 37

Исследование прямых ветвей ВАХ диодов в интегральном исполнении. 37

4.2 Исследование прямой ветви ВАХ для кремниевого и германиевого p ‑ n ‑перехода, определение напряжение отпирания. 37

Определение статического и дифференциального сопротивления диодов в интегральном исполнении. 38

4.4 Исследование явления электрического пробоя p ‑ n ‑перехода. 38

4.5 Исследование температурных зависимостей ВАХ германиевого p ‑ n ‑перехода и сравнение ее с идеальной. 39

Исследование входных характеристик транзистора по схеме с ОЭ.. 40

Исследование выходных характеристик транзистора по схеме с ОЭ.. 40

Исследование передаточной характеристики транзистора по схеме с ОЭ.. 41

Исследование характеристики обратной связи транзистора по схеме с ОЭ. 41

4.10 Определения h -параметров транзистора по схеме с ОЭ.. 42

Исследование температурной зависимости передаточной характеристики германиевого транзистора. 43

Сформировать и отпечатать отчет. 43

5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 44

ЛИТЕРАТУРА.. 45

ПРИЛОЖЕНИЕ А Кнопки панели управления и их соответствие командам меню.. 46

 

Цель работы: исследование характеристик и параметров биполярных полупроводниковых структур.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

 

Полупроводниковые приборы

 

Полупроводниковые приборы – электронные приборы, действие которых основано на электронных процессах в полупроводниках. В электронике они используются в устройствах для обработки электрических сигналов, а также для преобразования одних видов энергии в другие.

Полупроводниковые приборы разделяют на два больших класса: дискретные полупроводниковые приборы, конструктивно оформленные в виде отдельных самостоятельных устройств, и интегральные полупроводниковые приборы – активные элементы монолитных интегральных схем. Последние также часто называют микроэлектронными приборами. Основные отличия этих классов друг от друга: выводы дискретных приборов могут располагаться на разных плоскостях кристалла, выводы микроэлектронных приборов – на одной плоскости; микроэлектронные приборы обязательно имеют разделительные структуры, которые отделяют элементы интегральной схемы друг от друга.

Назначение, свойства, возможности полупроводниковых приборов, как и любых других электронных приборов, определяются их параметрами и характеристиками. Параметры – это значения различных величин, важных для данного типа прибора (например, допустимое напряжение, максимальная рассеиваемая мощность, коэффициент передачи базового тока и т.п.). Характеристики – это зависимости различных величин, важных для данного типа прибора (например, вольт-амперная характеристика, люкс-амперная характеристика, выходная характеристика и т. п.). Характеристики чаще всего представляют в виде графиков.

 

 

1.2 р-n -переходы

P‑n- переходы получают в результате образования контакта между полупроводниками, изготовленными на основе одних и тех же химических элементов с разным типом электропроводности. Эти переходы являются основой абсолютного большинства приборов.

На рисунке 1.1 представлена типичная энергетическая диаграмма p ‑ n- перехода в равновесном состоянии (без внешнего электрического поля). Здесь же показано распределение носителей заряда. Как видно, для основных носителей заряда (дырок для p‑ области и электронов для n‑ области) существует потенциальный барьер высотой q j₀, для неосновных же носителей потенциального барьера не существует, и они проходят через p‑n‑ переход беспрепятственно.

 

Поскольку в равновесном состоянии электрического тока нет, то количество носителей заряда, которые могут переходить через p‑n- переход, одинаково. Отсюда следует, что количество основных носителей одной области p‑n- перехода, способных преодолеть потенциальный барьер, должно равняться количеству неосновных носителей другой области перехода. Тогда высота потенциального барьера будет определяться следующим выражением:

. (1.1)

Энергетические диаграммы для разных полярностей внешнего напряжения показаны на рисунке 1.2. Явно видно, что внешнее напряжение изменяет высоту потенциального барьера. При одной полярности напряжения барьер становится меньше (прямое напряжение), а при другой – больше (обратное напряжение). Условились считать прямое напряжение положительным, а обратное – отрицательным. Тогда высота потенциального барьера будет определяться одной формулой: . (1.2)

Из рисунка 1.2 видно, что количество основных носителей заряда, способных преодолеть барьер, будет изменяться, причем разница очень велика при смене полярности внешнего напряжения.

Электрический ток, появляющийся при этом, будет пропорционален этой разности носителей заряда, и вольт-амперная характеристика (ВАХ) будет выглядеть следующим образом:

. (1.3)

Здесь j _{0 s} – плотность тока насыщения; определяется концентрацией неосновных носителей заряда. Конкретное значение зависит от областей, окружающих p‑n- переход.

График идеальной ВАХ представлен на рисунке 1.3.

 

Излом характеристики в начале координат обусловлен разным масштабом по оси токов для прямой и обратной ветви ВАХ (обычно в таком именно виде приводятся характеристики в справочниках). Если масштаб был одинаковым, то обратная ветвь слилась с осью Х.

 

 

Диоды и транзисторы

 

Диод – электронный прибор, который пропускает ток в одном направлении и совершенно не пропускает его в другом. Конечно, это определение чисто теоретическое. Реальные приборы в большей или меньшей степени приближаются к этому идеалу. Очевидно, что похожую вольт-амперную характеристику имеет p‑n- переход, поэтому на основе этих переходов и изготавливаются полупроводниковые диоды.

Если через диод протекает одновременно постоянный и переменный ток, то переменная составляющая приводит к колебаниям тока около значения I ₀ – значения постоянной составляющей, соответствующей напряжению U ₀ (рисунок 1.4).

Точка на вольт-амперной характеристике с этими координатами (I ₀, U ₀) называется рабочей точкой. Изменяя положение последней можно влиять на величину переменной составляющей сигнала. При расположении рабочей точки на обратной ветви ВАХ амплитуда переменного сигнала практически равна нулю. Таким образом, диод может быть использован в качестве переключающего элемента схемы.

Транзистор представляет собой двухпереходный прибор. Переходы образуются на границах трех слоев, из которых состоит транзистор. В зависимости от типа проводимости крайних слоев различают транзисторы p‑n‑p и n‑p‑n со взаимно противоположными рабочими полярностями. Контакты с внешними электродами – омические.

Переход, работающий в прямом направлении, называется эмиттерным, а соответствующий крайний слой – эмиттером. Средний слой называется базой. Второй переход, нормально смещенный в обратном направлении, называется коллекторным, а соответствующий крайний слой – коллектором. Это название отражает функцию «собирания» инжектированных носителей, прошедших через слой базы. Для того чтобы такое «собирание» было возможно, база должна иметь достаточно малую толщину w. В противном случае инжектированные носители успеют рекомбинировать в процессе перемещения через базу.

 

Характер движения инжектированных носителей в базе в общем случае заключается в сочетании диффузии и дрейфа. Электрическое поле, в котором происходит дрейф, является результатом высокого уровня инжекции, а также неоднородностью базового слоя. Последнее имеет особенно большое значение, так как собственное поле неоднородного полупроводника обусловливает дрейфовый механизм движения носителей независимо от уровня инжекции. Транзисторы без собственного поля базы называются бездрейфовыми, а с собственным полем – дрейфовыми.

На рисунке 1.5 а показана энергетическая диаграмма транзистора в равновесном состоянии. Из рисунка видно, что основные носители заряда в каждом слое (дырки в базе, электроны в эмиттере и коллекторе) находятся в потенциальных ямах, из которых они могут перейти в смежный слой только благодаря достаточно большой тепловой энергии. Наоборот, неосновные носители (электроны в базе, дырки в эмиттере и коллекторе) находятся на потенциальных гребнях, с которых они могут свободно переходить в смежный слой. В равновесном состоянии на обоих переходах имеется динамическое равновесие между потоками этих частиц.

Пусть к эмиттерному переходу приложено прямое смещение, а коллекторный переход по-прежнему замкнут (рисунок 1.5 б). Тогда потенциальный барьер эмиттера понизится и начнется инжекция электронов в базу и дырок в эмиттер. Инжектированные электроны, пройдя базу, доходят до коллекторного перехода и свободно проходят в коллектор (для них потенциального барьера в коллекторе нет). Значит, в выходной цепи будет протекать ток, близкий к току эмиттера, поскольку рекомбинация в тонкой базе невелика. Небольшая разность между эмиттерным и коллекторным токами составляет ток базы. Так как напряжение на выводах коллектор – база равно нулю, полезная мощность не выделяется и усиление отсутствует.

Включим в выходную цепь резистор для выделения мощности (рисунок 1.5 в). Коллекторный ток, проходящий через этот резистор, создаст на нем падение напряжения, полярность которого такова, что коллекторный p‑n- переход будет смещен в прямом направлении. Тогда наряду с собиранием электронов, дошедших от эмиттера, будет происходить инжекция электронов самим коллектором. В результате коллекторный ток станет заметно меньше тока эмиттера. Так как оба перехода смещены в прямом направлении, то транзистор оказывается в режиме насыщения. Резистор оказывается зашунтированным коллекторным переходом, мощность в нагрузке практически не выделяется и усиления опять не происходит. Легко догадаться, что ток базы при этом будет почти равен току эмиттера.

В нормальном усилительном режиме на коллекторный p‑n‑ переход подается достаточно большое обратное смещение, которое приводит к существенному повышению потенциального барьера у коллектора (рисунок 1.5 г). Включим в выходную цепь резистор, обладающий значительным сопротивлением, без опасения вызывая инжекцию носителей через коллекторный переход. Для этого сопротивление должно удовлетворять условию U _к > I _к R. В таком режиме работы можно получить значительную выходную мощность, а главное – усиление мощности, так как токи I _к и I _э почти одинаковы, а сопротивление нагрузки превышает сопротивление прямосмещенного эмиттерного перехода.

При любом варианте включения транзистора имеется две входные величины (ток и напряжение) и две выходные. Взаимозависимость этих четырех величин можно выразить двадцатью четырьмя семействами характеристик, но наиболее широкое распространение получила система:

(1.4)

В зависимости от того, какие величины в функциях являются независимыми переменными, а какие – параметрами, получаются из каждого уравнения по два семейства характеристик.

Уравнение (1.4) – это семейство входных характеристик, если I _вх является независимой переменной, а U _вых – параметр. Если же U _выхявляется независимой переменной, а I _вх – параметр, то это семейство характеристик обратной связи.

 

Уравнение (1.5) – это семейство выходных характеристик, если U _выхявляется независимой переменной, а I _вх – параметр. Если же I _вхявляется независимой переменной, а U _вых – параметр, то это семейство передаточных характеристик.

На рисунке 1.6 представлены идеальные семейства вышеперечисленных характеристик транзистора. На входных характеристиках (рисунках 6 а) кривая при U _кэ = 0 является обычной прямой ветвью диодной ВАХ. При значениях U _кэ > 0 кривые сдвигаются влево и вверх, что связано с уменьшением общего количества неосновных носителей заряда в базе и, следовательно, с уменьшением количества рекомбинирующих носителей. Поэтому уменьшается составляющая тока базы, обусловленная рекомбинацией, при постоянном значении U _бэ.

Выходные характеристики – это обратные ветви ВАХ диода, ток насыщения которого зависит от тока базы. Входной ток I _б в принципе может иметь не только положительную, но и небольшую отрицательную величину. Зависимость выходного тока коллектора от I _б (передаточные характеристики) обычно описывается следующим образом:

(1.6)

 

Коэффициент при токе I _б называется коэффициентом передачи базового тока. Довольно часто его называют также просто коэффициентом усиления транзистора, обычно b >> 1.

Искривление характеристик показывает зависимость b от входного тока. Ток – нулевой ток коллектора в схеме, т. е. ток при отключенной базе. Следует отметить, что режим работы транзистора с отключенной базой очень опасен из-за возможности пробоя, поэтому непосредственно ток не измеряют. Минимально возможный ток коллектора будет получаться при отрицательном токе базы.

 

 

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СТЕНДА

 

 

Измерительный блок

 

На фото представлен измерительный блок со снятой крышкой. В блоке установлена термокамера с исследуемыми образцами биполярными транзисторами, плата источника питания, плата с электронными узлами измерительных преобразователей и микропроцессорная плата интерфейсного модуля.

 

 

Окно схемы измерений

 

Выбор схем осуществляется при помощи вкладок, расположенных в верхней части окна схемы измерения (рисунок 3.2).

 

Всего схем существует восемь, но не все сразу отражаются на переключающихся вкладках окна. Номера схем зависят от выбора включения транзистора, который выбирается экспериментатором при использовании либо меню (рисунок 3.3 а), либо кнопок панели управления (рисунок 3.3 б). Они подразделяются на две группы, исходя из схем включения транзистора: диодное включение или схема с общим эмиттером.

На каждой схеме присутствует свой набор управляющих и регистрирующих инструментов. Внешний вид приборных панелей, отличается от реально существующих приборов (рисунок 3.4). Более того, на них есть специальные кнопки, которых в принципе не бывает на реальных устройствах: например, кнопка «Справка», позволяющая получить справочную информацию о данном приборе.

Схемы измерений №1‑4, предназначены для проведения измерений вольт-амперной характеристики транзистора в диодном включении (рисунок 3.5). Изменить напряжение, подаваемое на p‑n переход, можно с помощью функционального генератора.

На схеме присутствуют следующие элементы:

· функциональный генератор,предназначен для формирования пилообразного напряжения;

· коммутатор объектов,предназначен для переключения исследуемых транзисторов и отражения информации об их свойствах;

· нагреватель,предназначен для включения и выключения нагрева образца;

· измеритель температуры,предназначен для измерения температуры на образце;

· характериограф,предназначен для измерения зависимости тока от напряжения, приложенного к p‑n переходу.

Все эти элементы присутствуют на каждой схеме (в том числе и на схемах №5–8), только генератор и характериограф могут отличаться своими возможностями.

Схемы измерений №5 и №7. Эти схемы представлены на рисунке 3.6 а и в и предназначены для проведения измерений входной и передаточной характеристик транзистора.

Поскольку это уже транзисторное включение, здесь требуется дваисточника питания, поэтому появляются дополнительные элементы схемы:

· источник напряжения, предназначен для задания напряжения коллектор-эмиттер;

· вольтметр, предназначен для измерения напряжения коллектор-эмиттер.

Схемы измерений №6 и №8. Эти схемы показаны на рисунке 3.6 б и г. Они предназначены для проведения измерений выходной характеристики и характеристики обратной связи транзистора.

 

В отличие от предыдущих схем, функциональный генератор установлен в выходной цепи, а вместо источника напряжения и вольтметра появляются новые элементы:

· источник тока,предназначен для задания тока базы;

· амперметр,предназначен для измерения тока базы.

При наведении курсора на элемент схемы, он меняет свое очертание со стандартной «стрелки» на «указывающую руку». Если теперь нажать на левую кнопку «мыши», соответствующий инструмент становится видимым.

Примечание. Даже если регистрирующий инструмент невидим, измерения все равно производятся и могут быть записаны в рабочую тетрадь при нажатии соответствующей кнопки в области управления рабочей тетрадью.

 

 

Рабочая тетрадь

 

Непременным атрибутом при работе за классическим измерительным стендом является рабочая тетрадь, в которую экспериментатор заносит показания приборов. В программе эта возможность также реализована. Рабочая тетрадь открывается в отдельном окне с помощью команд меню или кнопок панели управления. Она предназначена для ведения текущих записей результатов измерений, расчетов, построенных на полученных результатах, и построения графиков. Все данные рабочей тетради хранятся в базе данных. База данных – это файл с расширением *. mdb, расположенный в папке «Data». Каждой рабочей тетради соответствует свой файл с уникальным названием.

Рабочая тетрадь состоит из трех связанных частей:

• Таблицы – в ней сосредоточены значения измеряемых величин и результаты расчетов, полученных из измеренных данных;
• Формулы – здесь располагаются формулы, необходимые для расчетов; их можно добавлять, удалять и редактировать;
• Графики – здесь сосредоточены графики, построенные как по измеренным данным, так и по результатам расчетов; их также можно добавлять, удалять и редактировать.

Переключаться между частями рабочей тетради можно при помощи вкладок, расположенных в верхней части окна.

 

3.3.1 Таблицы. В этой части рабочей тетради в первую очередь представлены значения измеряемых и расчетных величин, полученных на основе измеренных (рисунок 3.17). Эти значения оформлены в виде таблицы, расположенной в нижней части окна. Изменить эти данные нельзя, их можно только просматривать. Одна таблица соответствует одному измерению. Под измерением понимается один эксперимент, в котором получены одна или несколько строк с данными, позволяющими рассчитать нужные величины или построить необходимые зависимости.

 

Выше таблицы с результатами располагается информационная область, в которой представлены:

· название объекта исследований;

· материал, из которого он изготовлен;

· номер схемы измерений, с помощью которой получены экспериментальные данные.

 

В левой верхней части окна рабочей тетради имеется таблица с названием измерения и датой его проведения. С помощью «мыши» или стрелок клавиатуры можно перемещаться по уже имеющимся результатам. При этом в таблице результатов показываются измеренные и рассчитанные данные выбранного измерения.

Кнопка позволяет редактировать название измерения. При нажатии на нее появляется окно для ввода названия, которое показано на рисунке 3.18.

 

В правой верхней части окна рабочей тетради находится панель управления измерениями.

Кнопки панели управления реализуют следующие команды:

· Новое – открывает новое измерение. В таблице появляется новая запись с названием по-умолчанию и датой проведения измерения и включается режим редактирования названия – появляется окно ввода с названием;

· Записать – записывает несколько строк данных в таблицу рабочей тетради. При переходе к другой части рабочей тетради («Формулы» или «Графики»), заканчивается запись данных в таблицу. Аналогичный эффект наблюдается при перемещении на другое измерение;

· Удалить – удаляет все измерение вместе со связанными с ним формулами.

 

3.3.2 Формулы. В этой части рабочей тетради в первую очередь представлены выражения, с помощью которых производятся расчеты (рисунок 3.19).Выражения строятся на основе измеренных данных и уже существующих выражений. Список всех формул, доступных в данном измерении, располагается в центральной части окна рабочей тетради.

В первой колонке списка отображаются идентификаторы, которые могут быть использованы при построении новых выражений. Во второй колонке представлены собственно выражения, в третьей – результат расчета, в четвертой – размерность и в пятой – комментарии, позволяющие пояснить назначение данного выражения. Если идентификатор представляет собой экспериментальное значение, вместо выражения во второй колонке стоит слово «измерение». Выражения могут быть скалярными и векторными. В первом случае в выражении не содержится ни одного векторного идентификатора, оно имеет одно значение, которое и представлено в колонке результата. Если выражение векторное, это значит, что оно имеет несколько значений, которые отображаются в таблице, расположенной внизу окна рабочей тетради. В этом случае в колонке результата (третьей) ставится знак [...]. Все экспериментальные результаты – векторные. Если в формуле присутствует хоть один векторный идентификатор, то все выражение становится векторным.

 

Зеленым цветом выделены измеренные значения, коричневым – параметры образцов. Эти выражения изменить нельзя. Если в формуле содержится ошибка, то строка в списке выделяется красным цветом. В формулах могут присутствовать только идентификаторы, расположенные выше по списку.

Редактировать формулы можно с помощью построителя выражений,предназначенного для работы с выражениями, которые строятся на основе измеренных данных и уже существующих выражений (рисунок 3.20).

Выражение можно либо составить с помощью кнопок, либо непосредственно в строке ввода с помощью клавиатуры (если имеется представление об особенности синтаксиса). Размерность выражения в расчетах не участвует. Она нужна для информации экспериментатора и для обозначения осей графиков. Однако пустой быть не должна, – если величина безразмерная, следует ввести какое-нибудь обозначение, например «б/р».

 

Назначение встроенных функций в построителе выражений известны из курса математики.

 

3.3.3 Графики.В этой части рабочей тетради представлены графики, построенные как по измеренным данным, так и по результатам расчетов (рисунок 3.21). Каждый график может быть либо одной кривой, либо семейством кривых, зависящих от параметра.

В верхней части окна расположена область управления, позволяющая просматривать, добавлять, удалять и редактировать графики. В левой части области имеется таблица с названием графика. Именно это название будет отображаться в качестве заголовка. С помощью «мыши» или стрелок клавиатуры можно перемещаться по уже имеющимся графикам. При этом они отображаются в области построения.

При редактировании или построении нового графика, открывается диалоговое окно, которое показано на рисунке 3.22). Каждый график может быть либо одной кривой, либо семейством кривых, зависящих от параметра. В левой верхней части окна имеется таблица, где перечислены кривые графика. Здесь же можно добавить, удалить кривую или изменить ее название. Правее группы «Кривые» расположена группа управляющих элементов «Данные». В этой области окна назначаются данные для осей каждой кривой. С помощью выпадающих списков можно сопоставить каждой оси любую из колонок таблицы рабочей тетради. Обратите внимание – данные могут быть взяты из разных измерений. Также можно устанавливать логарифмический масштаб по любой из осей.

 

Внимание: при выборе логарифмического масштаба значения должны быть только положительными.

 

В нижней части окна располагаются элементы управления внешним видом графика. При изменении этих параметров результат сразу отражается в области построения графиков рабочей тетради.

Для изменения названий осей графика следует щелкнуть «мышкой» на области ввода названия оси. При этом появляется кнопка справа от области ввода. После нажатия на эту кнопку, название оси отразится на графике, а кнопка пропадет.

 

 

Формирование отчета

 

При формировании отчета приложение интегрируется с текстовым редактором MS Word. Открыть отчет возможно только при открытой рабочей тетради, либо при помощи меню (рисунок 3.23 а), либо при помощи кнопок на панели инструментов (рисунок 3.23 б).

 

После выбора этой команды активизируется соответствующее приложение редактора с открытым файлом отчета, а на окнах приложения появляются кнопки (рисунок 3.24). Эти кнопки позволяют скопировать соответствующий элемент приложения в отчет (кнопки появляются в районе левого верхнего угла копируемого элемента).

 

Нажатие на эту кнопку приводит к появлению в отчете соответствующего элемента. Переключение между отчетом и лабораторной работойлегко осуществляется при помощи панели задач Windows.

При копировании графиков в отчет допускается выбор представления графического изображения в виде метафайла (*. wmf) или в виде растра (*. bmp). Такая возможность реализуется из главного меню Инструменты–Параметры копирования. Выбор представления графического изображения зависит от возможностей принтера и определяется экспериментально.

После того, как отчет сформирован, его можно распечатать. Закрыть отчет можно с помощью команды меню или кнопки на панели инструментов. После выбора этой команды закрывается соответствующее приложение редактора и пропадают кнопки на окнах лабораторной работы.

 

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

 

1. Особенности формирования биполярных приборов в интегральном исполнении. Методы изоляции структур.

2. Схемы диодного включения транзисторной структуры, их характеристики.

3. Явление пробоя p-n- перехода. Лавинный, туннельный и тепловой механизмы пробоя.

4. Энергетические диаграммы p-n- перехода, высота потенциального барьера.

5. Рабочая точка. Прохождение малого переменного сигнала через диод.

6. Принцип работы биполярного транзистора.

7. Режимы работы транзистора.

8. Принцип усиления сигнала биполярным транзистором.

9. Характеристики транзисторов в схеме с ОЭ: входные, выходные, передаточные и обратной связи.

10. Температурные зависимости характеристик и параметров транзисторной структуры.

11. Основные электрические параметры биполярных транзисторов.

12. Отличие характеристик кремниевых и германиевых транзисторов.

13. Основные операции технологического процесса изготовления транзисторных структур в интегральном исполнении.

14. Отличие реальных полупроводниковых структур от идеальных.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы: Учеб. для вузов. – 6-е изд., стер. // СПб: Лань, 2002.

2. Медведев С.П. Физика полупроводниковых и микроэлектронных приборов: Учеб. пособие. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004.

3. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем: Учеб. для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. // М.: Энергия, 1977.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

КНОПКИ ПАНЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ
И ИХ СООТВЕТСТВИЕ КОМАНДАМ МЕНЮ

 

Меню	Подменю	Кнопки	Значения
Рабочая тетрадь	Новая		Создать новую запись о «Рабочей тетради» в базе данных.
Открыть		Открыть существующую в базе данных «Рабочую тетрадь».
Удалить		Удалить запись о «Рабочей тетради» в базе данных. Эта команда доступна только тогда, пока не открыта ни одна «Рабочая тетрадь», т.е. только сразу же после запуска приложения.
Открыть отчет		Открыть существующий или создать новый отчет. Команда доступна только при открытой «Рабочей тетради».
Закрыть отчет		Команда доступна только при открытом отчете.
Выход		Выход из приложения.
Режим измерений	Диодное включение		Выбирает группу схем №1–4, предназначенных для измерения вольт-амперных характеристик p-n переходов.
Схема с ОЭ		Выбирает группу схем №5–8, предназначенных для измерения характеристик транзистора в схеме с общим эмиттером.
Инструменты	Параметры копирования	нет	Вызывает диалог представления графиков при копировании (в виде растра или в виде метафайла). Выбор представления зависит от возможностей Вашего принтера и определяется экспериментально.
Упорядочить		Возвращает окна всех инструментов в их положение по умолчанию.
Справка	Содержание		Запускает этот файл справки.
О программе		Выводит справочное окно «О программе».

 

ИССЛЕДОВАНИЯ БИПОЛЯРНЫХ СТРУКТУР