Přednášky:
Kritéria polovodivých látek, elementární polovodiče, polovodivé sloučeniny.
Kvantově mechanická teorie pevných látek.
Pásový model polovodičů, elektrony a díry v polovodiči, Fermiho hladina, Fermi-Diracova rozdělovací funkce, intrinzický, extrinzický polovodič, kompenzovaný polovodič, degenerovaný polovodič.
Elektrony a díry v termodynamické rovnováze, vedení proudu v polovodičích, driftová složka proudové hustoty, difusní složka proudové hustoty, měrný odpor, pohyblivost nosičů náboje, Hallův jev, Hallova konstanta, vliv teplotního gradientu na transport nosičů a s tím spojené jevy.
Elektrony a díry v nerovnovážném stavu, generace a rekombinace, pohyb injektovaných nosičů, difúzní délka minoritních nosičů, Poissonova rovnice, optická absorpce a generace nosičů, typy rekombinace, fotoelektrické vlastnosti polovodičů, vnitřní fotoelektrický jev, vliv příměsí na fotoelektrickou vodivost, detektory záření.
Přechody P-N, typy přechodů, P-N přechod ve stavu termodynamické rovnováhy, oblast prostorového náboje, průběh intenzity elektrického pole, průběh potenciálu, šířka depletiční vrstvy, bariérová kapacita, pásový model, difusní napětí, ideální VA charakteristika.
Přechod P-N s přiloženým vnějším napětím, pásový model, difusní kapacita, průraz přechodu P-N, Zenerův průraz, lavinový průraz, Earlyho jev, VA charakteristiky.
Kontakt kov-polovodič, pásový model, vznik Schottkyho bariéry, podmínky vzniku odporového a usměrňujícího přechodu.
Bipolární tranzistor BJT (Bipolar Junction Tranzistor). Princip činnosti BJT struktury, proudy tekoucí strukturou, potřebná tloušťka báze, vstřikování minoritních nosičů, odsávání minoritních nosičů, vliv tloušťky emitoru na zpětný vstřik (shallow emitter), kapacity struktury, odpory oblastí BJT, režimy činnosti BJT, základní zapojení BJT.
Earlyho efekt, modulace vodivosti báze, vliv zvýšené koncentrace dopantů, driftový tranzistor,vliv odporu aktivní oblasti báze na rozložení proudové hustoty v emitoru.
Modely BJT. Základní stejnosměrný Ebers-Mollův model, nelineární hybridní model, střídavý Ebers-Mollův model, hybridní model pro malé signály, Gummel-Poonův model, vliv layoutu na tranzitní čas, závislost proudového zesilovacího činitele na mezní a tranzitní frekvenci, vysokofrekvenční vlastnosti BJT, šum BJT.
Základní obvodové vztahy pro proudy a napětí v zapojení SB, SE, SC, zbytkové proudy, BJT jako aktivní lineární čtyřpól. Historie a vývoj bipolárních struktur: DTL, TTL, N MOS, C MOS.
Mezní hodnoty BJT, parazitní prvky struktur BJT.
Různá uspořádání struktur(layout-u) BJT. Polykrystalický emitor a jeho vlastnosti, emitor na bázi heteropřechodu a jeho vlastnosti.
Výpočet zesilovacích stupňů s BJT.
Cvičení:
Bezpečnost práce v laboratoři,laboratorní řád, podmínky pro udělení zápočtu.
Základní výpočty: počet atomů v jednotce objemu,koncentrace párů elektron-díra,příměsové výpočty-pojem ppm,ppb.
Procvičení základních pojmů, stavba atomů, elektronová konfigurace, oxidační číslo, protonové číslo, hmotnostní číslo.
Vlastnosti Fermiho hladiny,poloha Fermiho hladiny v závislosti na teplotě a koncentraci příměsí,ionizační teplota,prostorový náboj,pohyblivost nosičů.
Výpočty: měrný odpor polovodičů, odpor vodivých cest, driftová a difuzní složka proudové hustoty.
Půlsemestrální test
Numerická cvičení: Určení vlnových délek fotonů,způsobujících vznik volných elektronů v polovodičích,určení vlnové délky fotonu,vzniklého přechodem elektronu,určení absorpční hrany.
Základní výpočty: závislost potenciálové bariéry P-N přechodu na koncentraci příměsí,výpočet šířky depletiční vrstvy,určení kapacity depletiční vrstvy.
Výpočty: depletiční vrstvy při polarizaci P-N přechodu,kapacita polarizovaného přechodu P-N.
Návrh layout-u BJT.
Výpočet tranzitního a mezního kmitočtu s ohledem na strukturu BJT.
Semestrální test.
Zápočet
Laboratoře:
Měření fyzikálních vlastností polovodičů: Měření měrného odporu.
Měření fyzikálních vlastností polovodičů: Měření Hallovy konstanty.
Měření fyzikálních vlastností polovodičů: Měření doby života minoritních nosičů.
Kritéria polovodivých látek, elementární polovodiče, polovodivé sloučeniny.
Kvantově mechanická teorie pevných látek.
Pásový model polovodičů, elektrony a díry v polovodiči, Fermiho hladina, Fermi-Diracova rozdělovací funkce, intrinzický, extrinzický polovodič, kompenzovaný polovodič, degenerovaný polovodič.
Elektrony a díry v termodynamické rovnováze, vedení proudu v polovodičích, driftová složka proudové hustoty, difusní složka proudové hustoty, měrný odpor, pohyblivost nosičů náboje, Hallův jev, Hallova konstanta, vliv teplotního gradientu na transport nosičů a s tím spojené jevy.
Elektrony a díry v nerovnovážném stavu, generace a rekombinace, pohyb injektovaných nosičů, difúzní délka minoritních nosičů, Poissonova rovnice, optická absorpce a generace nosičů, typy rekombinace, fotoelektrické vlastnosti polovodičů, vnitřní fotoelektrický jev, vliv příměsí na fotoelektrickou vodivost, detektory záření.
Přechody P-N, typy přechodů, P-N přechod ve stavu termodynamické rovnováhy, oblast prostorového náboje, průběh intenzity elektrického pole, průběh potenciálu, šířka depletiční vrstvy, bariérová kapacita, pásový model, difusní napětí, ideální VA charakteristika.
Přechod P-N s přiloženým vnějším napětím, pásový model, difusní kapacita, průraz přechodu P-N, Zenerův průraz, lavinový průraz, Earlyho jev, VA charakteristiky.
Kontakt kov-polovodič, pásový model, vznik Schottkyho bariéry, podmínky vzniku odporového a usměrňujícího přechodu.
Bipolární tranzistor BJT (Bipolar Junction Tranzistor). Princip činnosti BJT struktury, proudy tekoucí strukturou, potřebná tloušťka báze, vstřikování minoritních nosičů, odsávání minoritních nosičů, vliv tloušťky emitoru na zpětný vstřik (shallow emitter), kapacity struktury, odpory oblastí BJT, režimy činnosti BJT, základní zapojení BJT.
Earlyho efekt, modulace vodivosti báze, vliv zvýšené koncentrace dopantů, driftový tranzistor,vliv odporu aktivní oblasti báze na rozložení proudové hustoty v emitoru.
Modely BJT. Základní stejnosměrný Ebers-Mollův model, nelineární hybridní model, střídavý Ebers-Mollův model, hybridní model pro malé signály, Gummel-Poonův model, vliv layoutu na tranzitní čas, závislost proudového zesilovacího činitele na mezní a tranzitní frekvenci, vysokofrekvenční vlastnosti BJT, šum BJT.
Základní obvodové vztahy pro proudy a napětí v zapojení SB, SE, SC, zbytkové proudy, BJT jako aktivní lineární čtyřpól. Historie a vývoj bipolárních struktur: DTL, TTL, N MOS, C MOS.
Mezní hodnoty BJT, parazitní prvky struktur BJT.
Různá uspořádání struktur(layout-u) BJT. Polykrystalický emitor a jeho vlastnosti, emitor na bázi heteropřechodu a jeho vlastnosti.
Výpočet zesilovacích stupňů s BJT.
Cvičení:
Bezpečnost práce v laboratoři,laboratorní řád, podmínky pro udělení zápočtu.
Základní výpočty: počet atomů v jednotce objemu,koncentrace párů elektron-díra,příměsové výpočty-pojem ppm,ppb.
Procvičení základních pojmů, stavba atomů, elektronová konfigurace, oxidační číslo, protonové číslo, hmotnostní číslo.
Vlastnosti Fermiho hladiny,poloha Fermiho hladiny v závislosti na teplotě a koncentraci příměsí,ionizační teplota,prostorový náboj,pohyblivost nosičů.
Výpočty: měrný odpor polovodičů, odpor vodivých cest, driftová a difuzní složka proudové hustoty.
Půlsemestrální test
Numerická cvičení: Určení vlnových délek fotonů,způsobujících vznik volných elektronů v polovodičích,určení vlnové délky fotonu,vzniklého přechodem elektronu,určení absorpční hrany.
Základní výpočty: závislost potenciálové bariéry P-N přechodu na koncentraci příměsí,výpočet šířky depletiční vrstvy,určení kapacity depletiční vrstvy.
Výpočty: depletiční vrstvy při polarizaci P-N přechodu,kapacita polarizovaného přechodu P-N.
Návrh layout-u BJT.
Výpočet tranzitního a mezního kmitočtu s ohledem na strukturu BJT.
Semestrální test.
Zápočet
Laboratoře:
Měření fyzikálních vlastností polovodičů: Měření měrného odporu.
Měření fyzikálních vlastností polovodičů: Měření Hallovy konstanty.
Měření fyzikálních vlastností polovodičů: Měření doby života minoritních nosičů.