Андрей Владиславович Кириллов , Алексей Васильевич Костылев , Николай Дмитриевич Ясенев - Основы электроники: учебное пособие

главе 6 .......................................................................................84
7. Оптоэлектронные полупроводниковые приборы........................... 86
7.1. Классификация оптоэлектронных приборов.......................... 86
7.2. Полупроводниковый излучатель................................................ 87
7.3. Полупроводниковый приемник излучения..............................88
7.4. Оптоэлектронные п ар ы ............................................................... 94
Тесты к главе 7 ...................................................................................... 97
Библиографический список ................................................................... 99
Приложение. Ответы к тестовым вопросам........................................101

4

Введение

Электроника представляет собой область науки и техники, включа­
ющую исследование явлений взаимодействия электронов с электро­
магнитными полями в вакууме, газовой среде или твердом теле, а так­
же разработку и практическое применение приборов, в которых это
взаимодействие используется для преобразования электромагнитной
энергии (электронных приборов).
В составе электроники выделяют следующие области: вакуумную,
твердотельную и квантовую электронику. Каждая из областей содер­
жит ряд разделов и направлений.
Раздел объединяет комплексы однородных физико-химических
явлений и процессов, которые имеют фундаментальное значение для
разработки многих классов электронных приборов данной области.
Совокупность разделов всех областей электроники составляет физи­
ческую электронику.
Направление охватывает методы конструирования и расчета элек­
тронных приборов, родственных по принципам действия или по вы­
полняемым функциям, а также способы изготовления этих приборов.
Совокупность направлений всех областей электроники образует тех­
ническую электронику. Одним из основных направлений технической
электроники является промышленная электроника, обеспечивающая
внедрение электронных устройств во все отрасли производства, нау­
ки, техники и быта.
Разделы и направления твердотельной электроники — полупрово­
дниковая, диэлектрическая электроника, магнитоэлектроника, аку­
стоэлектроника и пьезоэлектроника, криоэлектроника, разработка
и изготовление резисторов. Наиболее значимой на современном эта­
пе развития твердольной электроники является полупроводниковая.
5

ведение

Электроника находится в стадии интенсивного развития, для нее
характерно появление новых областей и создание новых направлений
в уже существующих областях. Одна из основных проблем, стоящих
перед электроникой, связана с требованием улучшения технических
параметров электронных систем с одновременным уменьшением их
габаритов и потребляемой энергии. Решение проблемы миниатюри­
зации электронной аппаратуры связано с современным этапом разви­
тия электроники — микроэлектроникой.
Микроэлектроника — это область электроники, охватывающая ис­
следование, конструирование, производство и применение электрон­
ных функциональных узлов, блоков и устройств в микроминиатюрном
интегральном исполнении. В курсе «Основы электроники» рассмо­
трены вопросы полупроводниковой электроники: физические осно­
вы, принцип действия и характеристики основных полупроводнико­
вых приборов.
Данное пособие может быть использовано для самостоятельного
изучения теоретического материала по курсу «Основы электриники»;
в конце каждой главы приведены контрольные тесты, ответы на кото­
рые даны в приложении.

6

1
Электропроводность
полупроводников.
Беспримесные и примесные
полупроводники
Особенности электропроводности твердых тел ► Носители заряда в беспримесных (чистых)
полупроводниках ► Носители заряда в примесных полупроводниках ► Токи в полупроводниках

олупроводники занимают по электропроводности промежу­
точное положение между металлами (проводниками электри­
ческого тока) и диэлектриками. Особенность электропровод­
ности полупроводников обусловливается спецификой распределения
по энергиям электронов атомов, которое характеризуется энергетиче­
ской диаграммой полупроводника.
В соответствии с принципами квантовой механики, электроны ато­
ма могут обладать определенными значениями энергии, т. е. находить­
ся на определенных энергетических уровнях, которые называются раз­
решенными (рис. 1.1).
В изолированном атоме существует конечное число энергетических
уровней, на каждом из --">