Félvezető-technológia

Tartalom

1. Bevezetés. A félvezetők technológiájának tárgya............3
I. FÉLVEZETŐK ELEMI ELMÉLETE
2. A félvezetők alapvető fizikai tulajdonságai..................7
2. 1 Szilárd testek szerkezete..............................7
A kristályt összetartó erők. Kristálytani alapfogalmak . . 7
2. 2 Elektromos vezetőképesség............................11
2. 3 Tiszta és adalékos félvezetők..........................18
2. 4 Mozgékonyság és Hall-effektus........................25
2.5 Nem-egyensúlyi töltéshordozók rekombinációja és élettartama; felületi rekombináció..........................29
2. 6 Fotovezetés és fényelnyelés..........................33
2. 7 Erős elektromos tér hatása a vezetőképességre: Ütközési
ionizáció, lavinasokszorozódás, alagút-effektus .... 34
2. 8 Mechanikai deformáció hatása a vezetőképességre .... 37
2.9 Félvezetők felületi sajátságai..........................37
3. Félvezető pn-átmenetek tulajdonságai......................40
3. 1 A pn-átmenet anyagi szerkezete........................40
3. 2 pn-átmenet termikus egyensúlyban......................42
(Tértöltés réteg, diffúziós potenciál, injektált áram,
szaturációs áram)..........................42
3. 3 Külső elektromos tér hatása a pn-átmenetre; a diódaegyenlet. Injekciós tényező............................46
3.4 pn-átmenet viselkedése váltakozó árammal szemben ... 51
Átmeneti kapacitás; tértöltésréteg feszültségfüggése . . 51
3. 5 Tehetetlenségi effektusok; diffúziós kapacitás, visszaállási idő ..............................................53
3. 6 pn-átmenetek zárófeszültsége; letörés..................57
3.7 Felületi hatások. Generálás és rekombináció a pn-átmenetben ..............................................60
3. 8 Hőmérséklet hatása a pn-átmenet tulajdonságaira ... 63
3. 9 A rétegtranzisztor elemi elmélete......................64
Emitter hatásfok; átviteli tényező; áramerősitési tényező.
Kollektoráram-sokszorozás. Érintkezési feszültség . . 64
II. FÉLVEZETŐ ANYAGOK TECHNOLÓGIÁJA
4. A félvezetők technológiájának elméleti alapjai........ 77
4. 1 Szilárd oldatok képződése............... 77
4. 2 Donorok és akceptorok beépülése olvadékfázisból .... 78
4. 2. 1 Olvadék egyensúlya szilárd fázissal. Fázis diagram. Oldékonyság. Telített oldat. Kétkomponensű
rendszerek: oldékonyság, hőmérséklet függése.
Fagypont csökkenés. Szilárd oldékonyság: megoszlás szilárd és folyékony fázis között. Korlátozott
oldékonyság.................. 78
4. 2. 2 Egyensúlyi megszilárdulás. Emelő-szabály. Egyszerű kristályosodás; szegregációs egyenlet, pn-átmenet készítése olvadékból.......... 85
4. 3 pn-átmenet előállítása ötvözési eljárással. Behatolási
mélység....................... 90
4.4 Nem-egyensulyi megszilárdulás. Effektív megoszlási tényező ........................ 93
4.5 Az előállítás módszerének hatása a szilárd oldat összetételére. Zónás olvasztás; zónás kiegyenlítés....... 96
4. 6 Szilárd oldatok előállítása diffúzióval. A diffúzió mechanizmusai. A diffúzió-állandó jelentése......... 99
4. 7 A diffúziós egyenlet és fontosabb megoldásai; állandó felületi koncentráció és véges felületi forrás esete. Reaktív
diffúzió....................... 102
4. 8 Két- és többkomponensű diffúzió. Kölcsönhatás a komponensek között...................... 107
5. Félvezető anyagok tulajdonságai és előállítása........ 109
5.1 A germánium- és szilícium főbb fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságai.................. 109
5. 2 A germánium kémiai kinyerése, fontosabb vegyületei. Elemi germánium előállítása ............... 112
5. 3 Az elemi szilícium előállítása, fontosabb vegyületei ... 115
5.4 A germánium és szilícium tisztítása. Fokozatos kristályosítás. Zónás olvasztás. Végső eloszlás. Anyagvándorlás
zónás olvasztásnál. Germánium zónás tisztításának technikája; berendezések. Szilícium függőzónás olvasztása; berendezések...................... 118
5. 5 Germánium és szilícium egykristályok előállítása .... 136
5.5. 1 A rácsszerkezet hibái. Pontszerű hibák. Diszlokációk 136
5.5. 2 A kristálynövekedés kinetikája; gócképződés, kristálynövekedés..................................139
5.5. 3 Kristálynövekedés olvadékból. Elemi folyamatok . . 141
5.5.4 EK-készítési módszerek. Czochralskl-eljárás. Adalékbevitel. Adalékeloszlás. Homogén eloszlás létrehozása; programozott növesztés. Utántáplálás: uszótégelyes eljárás, növesztés lábazatról. Kristályhuzó
berendezések szerkezeti elvei. EK-készítés szakaszos olvasztással germániumból, szilíciumból . . . 145
5.6 Kristálynövesztés gőzfázisból; epitaxiás rétegek előállítása szilíciumból, germániumból.............161
5. 7 Egyéb elemi félvezetők; Se, Te............166
5. 8 Félvezető vegyületek.................167
5. 8. 1 AIIIBV tipusu félvezetők; főbb tulajdonságaik, előállításuk.....................167
5. 8. 2 Sziliciumkarbid.................175
5. 8. 3 Egyéb félvezető vegyületek............175
III. FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK TECHNOLÓGIÁJA
6. A legfontosabb félvezető eszközök áttekintése és osztályozása . 179
7. A félvezető eszközök konstrukciójának és technológiájának fejlődése ..........................181
IU. A. DIÓDÁK
8. Félvezető diódák technológiája...............184
8. 1 Mikrohullámú diódák, detektorok, keverők.......186
8. 2 Nagyfrekvenciás tüs diódák..............188
8. 2. 1 Konstrukcióelmélet...............188
8. 2. 2 Gyártás.....................196
8. 3 Kapcsolódiódák (aranytüs diódák, mesa diódák); konstrukciók, tervezés elmélet ................198
8.4 Rétegdiódák.....................207
8. 4. 1 Ötvözött pn-átmenetek technikája.........208
8. 4 2 A rétegegyenirányitók technológiájának fontosabb
elemei.....................219
8. 4. 3 Referencia ("Zener") diódák...........223
8.5 Egyéb diódák (alagút diódák, varikapok).........227
III. B. TRANZISZTOROK
9. Kisteljesítményű tranzisztorok...............237
9. 1 Ötvözött germánium tranzisztorok előállítása......237
9. 2 Ötvözött szilícium tranzisztorok............241
9. 3 Tranzisztorok átviteli frekvenciáját meghatározó tényezők:
futási idő, átmeneti kapacitások, bázis ellenállás .... 242
9. 4 Határfrekvenciák, Jósági tényező............249
9.5 Drift-tranzisztorok elmélete. (Nem-homogén bázisú tranzisztorok) ............................................253
9.6 A drift-tranztsztor konstrukciós szamitasa..............261
9. 7 Drift-tranzisztorok gyártási technológiája..............264
9.7. 1 Nem-homogén báziskoncentráció előállítása gőzfázisu diffúzióval..................................264
9. 7. 2 Ötvözet-diffúziós (AD) technológia................266
9. 7. 3 A technológia többi lépései......................269
9. 8 Korszerü nagyfrekvenciás tranzisztor konstrukciók: germánium és szilícium mesa-tranzisztorok. PoB-tranzisztorok................................................270
9. 9 Diffúziós eljárással készült nagyfrekvenciás tranzisztorok
(mesa- és planáris technológia)........................276
9.9. 1 Germánium mesa-tranzisztorok technológiájának főbb
lépései (pnp-típus)................................276
9.9. 2 Mesa-tranzisztorok konstrukció elmélete..........280
9. 9. 3 Planáris szerkezetű tranzisztorok................297
9. 9. 4 Epitaxiális kristályok alkalmazása................309
10. Teljesítmény-tranzisztorok................................312
10. 1 Meghatározás, tervezési elvek........................312
10. 2 Az áramerősítési tényező áramfüggése................314
10. 3 Áramkiszorulás......................................320
10. 4 Letörési hatások: felületi letörés, érintkezési feszültség,
lavinaletörés, másodfajú letörés......................322
10.5 Teljesítmény-tranzisztorok előállítása; Jellegzetes konstrukciók ............................................327
10. 6 Nagyfrekvenciás teljesítmény-tranzisztorok............330
10. 7 Disszipációs problémák..............................334
11. Impulzusüzemü (kapcsoló) tranzisztorok sajátosságai .... 337
12. Tranzisztor jellegű eszközök...............
12.1 Négyrétegü eszközök, tirisztorok...........
12. 2 Egyátmenetes tranzisztorok (kétbázisú dióda)......
12. 3 Térvezérléses tranzisztorok (TVT)..........
12. 3. 1 pn-átmenettel vezérelt TVT ("J-FET").....
12.3. 2 Szigetelt vezérlésű TVT ("IG-FET", "MOST"). .
ID. C. EGYÉB FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK
13. Sugárzást érzékelő eszközök...............
13. 1 Fotoellenállások...................
13. 2 Fotodiódák és fototranzisztorok............
13.3 Fény- és nap-elemek................
13.4 Nukleáris részecske számlálók............
14. Termisztorok és varisztorok.......
15. Termoelektromos generátorok és hütőelemek
16. Galvanomágneses elemek........
17. Nyulásmérők..............
18. Sugárzó eszközök.............
19. Integrált félvezető áramkörök......
Ajánlott irodalom..............349

Témakörök