Анализ работы и применение активных полупроводниковых элементов

ПРЕДИСЛОВИЕ НАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ И УРАВНЕНИЯ Уравнение Пуассона Уравнения плотности тока (или диффузионно-дрейфовые уравнения)Уравнения непрерывности Генерационные и рекомбинационные процессы Вывод уравнений непрерывности Энергетическая диаграмма ТЕПЛОВОЕ РАВНОВЕСИЕ Общие свойства равновесия полупроводников Закон действующих масс Уровни Ферми Анализ в равновесии Общее уравнение состояния равновесия Решения для нейтральных областей Определение нейтральных (незаряженных) областей НЕРАВНОВЕСИЕ Уровни инжекции (экстракции)Теория «ловушек» Шокли-Рида-Холла Анализ неравновесной области при инжекции низкого уровня Уравнения непрерывности Неосновные носители Квазинейтральность и основные носители Граничные условия в омическом контакте Уровни Ферми в неравновесном состоянии ЗАДАЧИ Библиографический список к главе 1 БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР В ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОМ РАВНОВЕСИИ АНАЛИЗ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА ПРИ МАЛОМ СМЕШЕНИИ (БАЗОВАЯ МОДЕЛЬ)Основы анализа неравновесного состояния БТ Составляющие токов неосновных носителей в объемных областях Ток в объеме эмиттера: JРЕ Ток неосновных носителей в объеме базы: JnB Ток неосновных носителей в объеме коллектора: JрС Составляющие тока в области р-n-перехода Случай обратного смещения Случай прямого смещения Характеристические уравнения БТ Прямой активный режим работы транзистора Графики Гуммеля. Эффект уменьшения коэффициента усиления по току, при низких напряжениях на переходе эмиттер-база Моделирование в случае неравномерных профилей легирования Эффект Эрли БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР ПРИ БОЛЬШОМ СМЕЩЕНИИ Сопротивление базы и смещение эмиттерного тока к краю эмиттера Физическое обоснование сопротивления базы Математическая модель сопротивления базы Влияние высокого уровня инжекции Физическое обоснование высокого уровня инжекции Моделирование базы при высоком уровне инжекции Повторное моделирование коллектора Зависимость тока коллектора от напряжения на коллекторе под влиянием эффектов Вебстера и квазинасыщения Эффект Кирка Ионизационное воздействие, лавинное умножение и пробой перехода коллектор-база Физическое обоснование лавинного умножения Математическая модель лавинного умножения Эффект лавинного умножения в модели Эберса-Молла Лавинный пробой ДИНАМИКА БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Квазистатический режим работы БТ Зарядоуправляемое моделирование эмиттера Зарядоуправляемое моделирование коллектора Зарядоуправляемое моделирование базы Уравнения для зарядоуправляемой модели БТ Эквивалентные схемы БТ Эквивалентная схема для больших сигналов Эквивалентная схема для малого сигнала ЗАДАЧИ Библиографический список к главе 2 МОП-ТРАНЗИТОР ОСНОВНАЯ СТРУКТУРА ИНВЕРСНОГО МОП-ТРАНЗИСТОРА (МЕТАЛЛ - ОКИСЕЛ - ПОЛУПРОВОДНИК)МОП-ТРАНЗИСТОР ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ СМЕЩЕНИЯ Основные положения неравновесного анализа МОП-транзистора Анализ поверхностной области полупроводника Влияние состояния поверхности Энергетическая диаграмма Режим плоских зон Порог Обогащение Обеднение Инверсия Анализ тока через прибор при сильной инверсии Насыщение (крутая часть ВАХ)Активная область (пологая часть ВАХ)Отсечка Упрощенный анализ тока через прибор при сильной инверсии Промежуточная молель анализа Упрощенная модель анализа Точность упрощенных моделей анализа Анализ тока при пороговом состоянии ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ Ограничения при проектировании Параметр крутизны kр Пороговое напряжение VT Пороговый механизм управления. МОП-транзисторы со встроенным каналом ВТОРИЧНЫЕ ЭФФЕКТЫ Быстрое насыщение Модуляция длины канала Смыкание (прокол области канала)Эффекты короткого и узкого каналов Ударная ионизация и лавинный пробой ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОП-ТРАНЗИСТОРА Моделирование идеального транзистора Полная модель Эквивалентная схема для малого сигнала ЗАДАЧИ Библиографический список к главе 3 ПОЛЕВОЙ СВЧ-ТРАНЗИСТОР С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ НА ОСНОВЕ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ. АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКИ РАБОТЫ GaAs ПТШ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ GaAs ПТШ Режим работы ПТШ с управлением тока канала ОПЗ БШ ВЫБОР МАЛОСИГНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЫ ПТШ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЫ ПТШ Использование аналитической модели ПТШ Получение формул для сопротивлений Ru и Rc Получение формул для сопротивлений неперекрытой части канала R3U и R3C Получение формул для статической и динамической крутизны Вывод формул времени пролета носителями области затвора Расчет емкостей «идеального» ПТШ Емкость стабильного домена Сси Учет в физико-топологической модели и эквивалентной схеме мощного СВЧ ПТШ распределенных эффектов структуры Паразитные межэлектродные емкости ПТШ Расчет результирующих паразитных емкостей при прямом монтаже кристалла Расчет результирующих паразитных емкостей при обратном монтаже кристалла Сравнение результатов измерения и расчета межэлектродных емкостей ПТШ Паразитные емкости корпуса ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕНОСА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА (ЭЛЕКТРОНОВ)МОДЕЛИРОВАНИЕ МОЩНОГО СВЧ ПТШ НА GaAs. УЧЕТ САМОРАЗОГРЕВА КАНАЛА И ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Определение температуры в канале ПТШ Температурные зависимости параметров GaAs и барьера Шоттки Диэлектрическая проницаемость Дрейфовая подвижность Насыщенная скорость дрейфа и критическая напряженность поля Высота барьера Шоттки Определение теплового сопротивления мощного ПТШ Экспериментальная проверка результатов расчета ВАХ, зависимостей элементов СВЧ ЭС ПТШ от режима смещения и S-параметров при прямом монтаже кристалла ПТШ Экспериментальная проверка результатов расчета ВАХ и зависящих от смещения элементов ЭС ПТШ Расчет элементов ЭС ПТШ, не зависящих от режима смещения Сравнение результатов расчета по представленной модели и измерений S-параметров 600 мкм ПТШ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ GaAs ПТШ ВЛИЯНИЕ СУБМИКРОННОЙ ДЛИНЫ ЗАТВОРА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ GaAs ПТШ Контрольные вопросы Библиографический список к главе 4 ГЕТЕРОСТРУКТУРНЫЕ ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ГЕТЕРОПЕРЕХОД И ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНОВ В ДВУМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ГАЗ В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ Энергетический спектр разрешенных состояний в треугольной квантовой яме Связь между поверхностной плотностью носителей на границе гетероперехода и положением энергетических уровней подзон ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ГЕТЕРОСТРУКТУР СВЯЗЬ МЕЖДУ ЗАРЯДОМ И НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫВОД УРАВНЕНИЙ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕЛЕКТИВНО ЛЕГИРОВАННОГО ГСПТ Наклонная часть ВАХ Пологая часть ВАХ Определение емкости затвора СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И РАСЧЕТА ПО МОДЕЛИ ВАХ ГСПТ МАЛОСИГНАЛЬНАЯ СВЧ ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ГСПТ МОЩНЫЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРНЫЕ ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ В GaAs И lnyGaiyAs Мощный гетероструктурный ПТ на основе гетероперехода AlGaAs/GaAs Псевдоморфные гетероструктурные транзисторы Псевдоморфный ПТ с двумя д-легированными слоями.Мощный псевдоморфный ГСПТ с легированной квантовой ямой.Мощный псевдоморфный ГСПТ на гетеропереходе InGaP/InGaAs Мощный метаморфный ГСПТ на гетеропереходе InAlAs/InGaAs Выводы Контрольные вопросы Библиографический список к главе 5 ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ В МОНОЛИТНЫХ СХЕМАХ СВЧ ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПОДЛОЖКИ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ мис СВЧ МИС на кремниевых биполярных транзисторах СВЧ МИС на полевых транзисторах на основе GaAs и InP ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МИС СВЧ Линии передачи СВЧ Спиральные индуктивности Встречно-штыревой конденсатор Конденсатор металл - диэлектрик - металл Диффузионные резисторы из GaAs и тонкопленочные металлические резисторы Схемы суммирования в СВЧ-усилителях мощности МИС НА ОСНОВЕ GaAs ПТШ Широкополосные и сверхширокополосные УМ Узкополосные УМ МИС НА ОСНОВЕ ГС ПТ, ВЫРАЩЕННЫХ НА ПОДЛОЖКАХ GaAs и IпР Широкополосные и сверхширокополосные УМ Узкополосные УМ МИС НА ОСНОВЕ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ НА КРЕМНИИ МИС НА ОСНОВЕ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ НА КРЕМНИИ ВЫВОД Контрольные вопросы Библиографический список к главе 6