Указания по технике безопасности

ПРАКТИКУМ

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

В.Н. Игумнов

Йошкар-Ола,

УДК 621.382

ББК 32.85

И28

Рецензенты: кафедра конструирования и производства ЭВА Казанского Государственного университета (зав. кафедрой д-р техн. наук проф. Даутов О.Ш.); зав. кафедрой квантовой статистики Марийского Государственного университета д.ф.-т.н. проф. Косов А.А.

Печатается по решению редакционно-издательского совета МарГТУ

Игумнов В.Н.

И28 Физические основы микроэлектроники: Практикум. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008 - с.

Учебное пособие содержит лабораторные и практические работы, поддерживающие базовый курс «Физические основы микроэлектроники». В пособие включены лабораторные работы, связанные с исследованием основных параметров полупроводников, контактов, а также МДП-структур. В пособии приводятся примеры решения задач по различным разделам дисциплины, а также задачи для самостоятельного решения. В данное пособие включена глава, посвященная методам планирования эксперимента, обработки и оформления результатов работ. Пособие предназначено для студентов специальностей 20800, 220500, а также родственных специальностей.

© Марийский государственный технический университет, 2007

Оглавление

Указания по технике безопасности.. 4

Предисловие. 5

Глава 1. Обработка результатов измерений.. 7

1.1. Основные понятия и определения метрологии. 7

1.2. Погрешности прямых измерений. 9

1.2.1. Поправки. 10

1.2.2. Случайные погрешности. 10

1.2.3. Погрешность прибора. 14

1.2.4. Погрешность округления. Полная погрешность прямого измерения 15

1.3. Погрешность косвенных измерений. 19

1.3.1. Вычисление абсолютной и относительной погрешности. 19

1.3.2 Схемы и формулы расчета погрешностей. 22

1.3.3. Планирование эксперимента и оценка погрешности. 25

1.4. Приближенные вычисления. 26

1.5. Единицы измерения физических величин. 28

1.6. Оформление результатов измерений. 30

Глава 2. Лабораторные работы.. 35

2.1. Исследование характеристических параметров полупроводников. 35

2.2. Исследование полупроводников с помощью эффекта Холла. 48

2.3. Исследование эффекта поля в полупроводниках на базе полевого транзистора 57

2.4. Определение потенциала Ферми в полупроводниках с помощью коэффициента термоэдс 67

2.5. Определение коэффициента Пельтье компенсационным методом.. 80

2.6. Контакт металл – полупроводник. 88

2.7. Изучение электрофизических процессов в p-n переходе. 103

2.8. Исследование кинетики формовки оксидных пленок при электрохимическом окислении металлов 113

2.9. Исследование процессов в полупроводниковом фоторезисторе. 123

2.10. Полупроводники в сильных электрических полях. 139

2.11 Свойства тонких проводящих пленок. 150

Глава 3. Решение задач. 156

3.1. Структура твердых тел. 157

3.2. Энергетические состояния микрочастиц. 162

3.3. Электрические свойства твердых тел. 175

3.4. Свойства p-n перехода. 186

Приложения. 196

П.1. Фундаментальные физические постоянные. 196

П.2. Свойства полупроводников. 197

П.3. Некоторые единицы системы СИ.. 198

П.4. Внесистемные единицы, допускаемые к применению.. 199

Библиографический список.. 200

Перечитать в лаборатории.

1. Каждый приступающий к работе в лаборатории должен предварительно ознакомиться с инструкцией по технике безопасности, получить у руководителя занятий дополнительный инструктаж и расписаться в соответствующем журнале. Ознакомиться с местом расположения медицинской аптечки, средств пожаротушения, силовых и осветительных рубильников.

2. Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с нужным оборудованием и приборами и убедиться в их исправности.

Внимание! Лабораторный макет и все измерительные приборы, используемые при выполнении лабораторных работ, питаются от промышленной сети переменного тока напряжением 220 В, что может быть опасным для жизни и здоровья.

3. Все работы в лаборатории могут проводиться только с разрешения преподавателя или заведующего лабораторией (инженера).

4. При выполнении лабораторных работ следует использовать только перечисленные в методических указаниях приборы и оборудование. Запрещается самовольное включение макетов и приборов, особенно не относящихся к выполняемой работе.

5. Если по ходу выполнения работы требуется неоднократное включение и выключение лабораторного макета, эта операция должна быть поручена одному лицу.

6. При выполнении лабораторных работ запрещается:

• включать и выключать силовые и осветительные рубильники без разрешения руководителя работ;

• касаться токоведущих частей приборов и оборудования, находящихся под напряжением переменного или постоянного тока;

• оставлять включенные приборы и оборудование без надзора;

• работать с приборами в лаборатории одному;

• ходить по лаборатории без дела;

• загромождать рабочее место посторонними предметами, затрудняя доступ к сетевым выключателям и розеткам.

7. При несчастном случае следует немедленно устранить источник опасности, отключить все приборы и оборудование, оказать пострадавшему первую помощь и сообщить о случившемся руководителю занятий.

8. По окончании занятий нужно отключить приборы, привести в порядок рабочее место и с разрешения преподавателя покинуть лабораторию.

Предисловие

Изучение курса «Физические основы микроэлектроники» включает в себя проведение лабораторных и практических работ по основным разделам программы. Настоящая книга является учебным пособием для выполнения таких работ студентами вузов. При написании учебного пособия автор исходил из следующих основных задач:

1). отобрать для практикума лабораторные работы таким образом, чтобы обеспечить поддержку основных разделов курса;

2). в руководствах к лабораторным работам достаточно подробно изложить теорию рассматриваемого вопроса и метода, чтобы обеспечить возможность качественного выполнения студентами лабораторных работ, даже если теоретический материал еще не прочитан на лекциях (что особенно существенно для студентов-заочников);

3). привести базовые формулы для решения задач по основным разделам дисциплины, показать основные пути решения задач и представить необходимый минимум таких задач для самостоятельного решения. В пособии приводится алгоритм подбора задач для контроля.

4). ознакомить студентов с вопросами подготовки и планирования эксперимента, проведения физических измерений, обработки полученных результатов, анализа основных источников ошибок и оценки погрешностей.

Книга состоит из трех разделов и приложений.

В первой главе пособия особое внимание уделяется анализу основных источников ошибок, способам их оценок, учета и уменьшения влияния ошибок на результаты опыта. Представлена таблица и алгоритм для оценки погрешностей записи и обработки результатов эксперимента. В первом разделе также рассмотрены правила обращения с приближенными числами системы единиц измерений.

Во второй главе приведены описания одиннадцати лабораторных работ по физике полупроводников, контактов, МДП-структур, термоэлектрических явлений, фотоэффектов и физике тонких пленок. Рассмотрены вопросы практического применения этих эффектов. Третья глава пособия посвящена решению задач. В приложении приведены справочные данные: свойства полупроводников, константы, единицы СИ.

В каждой лабораторной работе сформулирована цель, что позволяет студенту четко уяснить, что является главным в работе. Приведенная теория вопроса и метода облегчает осознанное выполнение лабораторной работы. Контрольные вопросы позволяют студенту оценить степень усвоения материала. В каждом описании работы приведена литература, изучение которой позволит более полно ответить на контрольные вопросы.

Содержание пособия соответствует стандартам специальностей. Такие разделы, как основы квантовой механики, применение уравнения Шредингера, фазовая и групповая скорости, уравнение непрерывности, фотоны, перенос заряда в тонких пленках рассмотрены в практических работах. Остальные разделы: элементы зонной теории, примесные уровни, рекомбинационные эффекты, контактные и поверхностные явления, полевой транзистор рассмотрены в лабораторных и частично в практических работах.

Автор выражает благодарность сотрудником кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры и радиотехнического факультета МарГТУ за помощь в постановке данного практикума.

Лабораторная работа 2.8 поставлена Г.А. Меркурьевым. Автор благодарит А.П. Большакова.

Глава 1

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 43; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!