Elektronikus eszközök I. BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VILLAMOSMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

TARTALOM Az elektronikus eszközök bevezető áttekintése 11 Félvezető fizikai összefoglaló 35 Félvezetők sávszerkezete 35 A diszperziós reláció 35 Az elektronállapotok sűrűsége 39 Fermi statisztika, intrinsic félvezető 41 Adalékolt félvezetők 44 A töltéshordozó koncentrációk és a Fermi szint kapcsolata 48 A Fermi nívó helyzete 50 Hőmérsékletfüggés 54 Áttérés potenciálokra, nem egyensúlyi koncentrációk 55 Az eszközfizika alapegyenletei 57 Extenzív és intenzív mennyiségek 58 Az általános transzportegyenlet 58 A megmaradási törvény 59 Áramok, transzportegyenletek 61 Megjegyzések a transzportegyenletekhez 65 Kiegészítő egyenletek 66 Az alapegyenletek legfontosabb következményei 66 Neutralitás és egyensúly 66 Áramok félvezetőkben 69 Egyensúly inhomogén anyagban 70 Felületi jelenségek 72 A dielektromos relaxáció 76 Diffúziós egyenlet, diffúziós hossz 78 Félvezetők anyagi paraméterei 80 Mozgékonyság 80 Félvezetők fajlagos ellenállása 81 Generációs-rekombinációs jelenségek 82 A kisszintű élettartam 88 Generáció nagy térerősség esetén 89 Generáció külső hatások következtében 90 A pn átmenet 92 A pn átmenet struktúrája 92 A pn átmenet sztatikus viszonyai 96 Diffúziós potenciál, kontaktpotenciál 96 Töltés- és potenciáleloszlás. Kiürített réteg 102 Az elektrosztatikus viszonyok közelítő számítása 106 A pn átmenet potenciálmenetének pontos számítása 118 A pn átmenet egyenáramú karakterisztikája 121 Az egyenirányító működés kvalitatív magyarázata 121 Az ideális dióda egyenlet 129 Nagyáramú jelenségek a nyitó tartományban 148 Generáció-rekombinációs jelenségek 157 Letörési jelenségek 167 A pn átmenet differenciális jellemzői és kapacitásai 180 A pn átmenet differenciális ellenállása 180 A pn átmenet kapacitásai 185 Diffúziós kapacitás és admittancia 188 A tértöltéskapacitás számítása 200 A pn átmenet kapcsolódó működése 206 Diódás kapcsolók sztatikus viselkedése 206 Diódatranziensek és kvalitatív magyarázatuk 211 Bekapcsolási tranziens 214 Kikapcsolási tranziens. A záró irányú feléledési idő 218 A pn átmenet töltésegyenlete 223 A gyorsítás lehetőségei 230 A pn átmenet működésének hőmérséklet-függése 231 A záróáram hőmérsékletfüggése 231 A nyitófeszültség hőmérséklet-függése 233 Félvezető diódák 235 Tokozás, termikus jellemzők 235 Félvezető diódák tokozása 235 Hőelvezetés, hővezetési ellenállás 238 Hőmérsékleti hatások a dióda elektromos viselkedésében 245 A félvezető diódák adatlapja 252 A félvezető eszközök szokványos jelölésrendszere 253 Egy adatlap részletes ismertetése 254 Különleges félvezető diódák 260 Változó kapacitású diódák 260 Zener diódák 264 Nagyfeszültségű diódák. A p-i-n dióda 269 A félvezető diódák számítógépi modellezése 275 A bipoláris tranzisztor 277 A bipoláris tranzisztor struktúrája 277 A bipoláris tranzisztor működése 282 A tranzisztorhatás 282 Az áramerősítés 285 Injektálási hatásfok, transzporthatásfok 286 Töltés a bázisban. Homogén és inhomogén bázisú tranzisztor 288 A tranzisztor üzemmódjai 291 Potenciálviszonyok a tranzisztorban 293 Kiürített rétegek. Az effektív bázisvastagság 294 Beépített tér a bázisban 295 Az ideális tranzisztor egyenáramú karakterisztikája 297 A karakterisztikaszámítás általános módszere 297 A tranzisztor normál aktív üzeme 300 A tranzisztor inverz aktív üzeme 312 A tranzisztor telítéses működése. Az Ebers-Moll-egyenletek 316 Az ideális tranzisztor karakterisztikái 325 A valóságos tranzisztor karakterisztikái 338 A CB parazita dióda hatása 338 A soros ellenállások 340 Kimenő vezetés és visszahatás Early-effektus 345 Az áramerősítés munkapont függése 355 Az áramkiszorítás 361 Egyenáramú jellemzők a tranzisztor adatlapon 366 Kisjelű helyettesítőképek, kapacitások 373 A kisjelű erősítőműködés jellege 373 Fizikai és "fekete doboz" helyettesítés 375 Kisjelű fizikai helyettesítőképek 375 A kapacitások figyelembevétele 382 Négypólus helyettesítő képek 384 Nagyfrekvenciás működés 392 A tranzisztor határfrekvenciái 392 Az áramerősítés nagyfrekvenciás csökkenésének okai 394 A határfrekvenciák számítása 398 Konstrukciós szempontok a nagyfrekvenciás tranzisztoroknál 402 A tranzisztor kapcsoló működése 403 A kapcsoló működés jellege 403 Határadatok, maximális kapcsolható teljesítmény 405 Áramköri tranziensek 410 A belső működés tranziensei 417 A töltésegyenletek 423 A kapcsolási idők számítása 428 Térvezérlésű tranzisztorok 434 A MOS struktúra 435 A MOS struktúra és kapacitása 435 Tértöltés a félvezető felület környezetében 441 A küszöbfeszültség 446 Az inverziós töltés 452 Az oxidtöltés hatása a küszöbfeszültségre 455 Küszöbfeszültség beállítás ionimplantációval 456 Az inverziós réteg sajátságai 457 A növekményes MOS tranzisztor 461 A növekményes MOS tranzisztor felépítése 461 A MOS tranzisztor differenciál-egyenlete 462 A karakterisztikaegyenlet meghatározása 464 A MOS tranzisztor ideális karakterisztikája, a telítési feszültség 467 A MOS tranzisztor négyzetes ellenállása 469 Méretcsökkentési szabályok (scale down) 471 Komplementer MOS tranzisztorpárok 474 A kiürítéses MOS tranzisztor 476 Részletes tárgyalás 479 Potenciáleloszlás 479 Működési sebesség 482 A telítéses üzemállapot részletes vizsgálata 483 A telítési feszültség és a telítési áram 487 A mozgékonyság térerősség függésének hatása 489 A szubsztrát-előfeszültség hatása 491 Küszöbfeszültség alatti áram 491 A source és drain körül kialakuló tértöltésréteg hatása, a rövidcsatornás MOS tranzisztor 497 Alkalmazási kérdések 501 A MOS tranzisztor kapcsolóüzeme 501 A karakterisztika hőmérsékletfüggése 505 A záróréteges térvezérlésű tranzisztor 507 A záróréteges térvezérlésű tranzisztor működése 507 A záróréteges térvezérlésű tranzisztor differenciálegyenlete 510 A záróréteges térvezérlésű tranzisztor karakterisztikája 512 A záróréteges térvezérlésű tranzisztor paraméterei 516 Töltésáthaladási idő és sávjóság 518 Hőmérsékletfüggés 520 Függelék 523