Твердотельная электроника - наука об электронных процессах в твердом теле и их использовании в твердотельных электронных приборах для обработки электрических сигналов, а также для преобразования одних видов энергии в другие.
Исторически первыми появились вакуумные электронные приборы (вакуумный диод, триод и другие приборы). Они сыграли огромную роль в развитии электроники и продолжают использоваться некоторых ее областях, например, в оптоэлектронике, СВЧ-технике. Однако вакуумным электронным приборам присущи принципиальные недостатки: необходимость нагрева термокатода, большие габаритные размеры, сложность конструкции, высокие анодные напряжения, малая удельная мощность.
Первый шаг на пути к твердотельной электронике был сделан, когда перед второй мировой войной для детектирования сигналов начали использовать нелинейные свойства контакта металл/полупроводник. Однако официальной датой ее рождения принято считать 1948 год - год первой публикации об изготовлении биполярного транзистора, за изобретение которого Шокли, Бардин и Братейн были удостоены нобелевской премии.
Основными материалами твердотельной электроники являются полупроводники - вещества, которые при низких температурах ведут себя как диэлектрики, а при высоких – как проводники. Поэтому наиболее обширный класс твердотельных электронных приборов составляют полупроводниковые приборы. В 70-х годах начали выпускаться монолитные интегральные схемы, в которых на одном кристалле изготавливались все основные элементы электронной схемы. С тех пор полупроводниковая микроэлектроника является приоритетным направлением в развитии твердотельной электроники.
Полупроводниковые приборы – это электронные приборы, действие которых основано на электронных процессах в полупроводниках. 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, конструктивно оформленные в виде отдельных самостоятельных устройств, и интегральные – активные элементы монолитных интегральных схем. Размеры дискретных приборов существенно больше интегральных, но принципы действия одинаковы.
Полупроводниковые приборы классифицируют по назначению, принципу действия, типу основного полупроводникового материала, конструкции и технологии, виду характеристик, областям применения. К основным классам приборов относят: электропреобразовательные, преобразующие электрические сигналы (диод, транзистор, тиристор и др.); оптоэлектронные, преобразующие световые сигналы в электрические и наоборот (фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фототиристор, фотоприемный прибор с зарядовой связью, светодиод, инфракрасный излучающий диод, инжекционный лазер и др.); термоэлектрические, преобразующие тепловую энергию в электрическую и наоборот (терморезистор, термоэлемент, термоэлектрический генератор, тепловой насос и др.); магнитоэлектрические, чувствительные к магнитным полям (магниторезистор, магнитодиод, магнитотранзистор, датчик Холла и др.); пьезоэлектрические и тензометрические, которые реагируют на давление или механическое смещение (тензорезистор, тензодиод, тензотиристор и др.). Многие полупроводниковые приборы используются в качестве датчиков различных физических величин (температуры, магнитного и электрического полей, перемещений, освещенности, радиации и др.).
Полупроводниковые приборы непрерывно совершенствуются и развиваются. Появляются принципиально новые приборы, которые находят широкое применение. Например, в последнее время получили распространение такие приборы, как диоды Ганна, инжекционные лазеры на гетеропереходах, приборы с зарядовой связью.
Полупроводник - вещество, основным свойством которого является сильная зависимость удельной проводимости от воздействия внешних энергетических факторов (температуры, электрического поля, света и др.).
Полупроводники занимают по электропроводности промежуточное положение между металлами (σ=106 ÷104 1/Ом•см) и диэлектриками (σ=10−10 ÷10−12 1/Ом•см).
В твердотельных электронных приборах используются полупроводники с ковалентной и ионной связями между атомами. Ковалентные полупроводники применяют, как правило, в виде монокристаллов, а ионные – в виде поликристаллов. В качестве ковалентных используются простые полупроводники, входящие
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
