Вступ

Основу сучасної електроніки становить твердотільна електроніка, головними напрямами розвитку якої є максимальне зменшення габаритів напівпровідникових приладів і мікросхем за одночасного підвищення їх надійності, розширення функціональних можливостей та поліпшення технічних характеристик і властивостей.
Твердотільна електроніка почала швидко розвиватись після винаходу в 1948 р. Д. Барденом, В. Браттейном і В. Шоклі біполярного транзистора. Прилади із структурою метал-напівпровідник і метал-діелектрик-напівпровідник були розроблені наприкінці 1950-х і на початку 1960-х років. Сучасний стан розвитку твердотільної електроніки характеризується значним обсягом науково-дослідних робіт як фізичного, так і технологічного характеру, які спрямовані на подальше вдосконалення наявних і створення нових напівпровідникових приладів та мікросхем.
Сьогодні напівпровідникові прилади широко використовуються в радіоелектроніці і обчислювальній техніці як дискретні прилади, а також як компоненти аналогових і цифрових мікросхем. Крім того, їхні властивості такі, що залежно від вибраної конструкції приладів і режиму роботи вони можуть виконувати функції як активних, так і пасивних компонентів схем. Отже, існує можливість побудови складних електронних схем з використанням напівпровідникових структур, що особливо важливо для мікроелектроніки.
Через наявність високого вхідного опору польові транзистори широко застосовують в операційних і електрометричних підсилювачах. Розширюється їх використання в низькочастотних малошумових пристроях, мікро потужних підсилювачах тощо. Можливість побудови електронних схем на взаємодоповнювальних польових транзисторах з різним типом провідності каналу, що називаються комплементарними (КМОН), відкриває значні перспективи їх широкого використання в дискретній техніці. Логічні елементи, елементи збереження дискретної інформації (елементи пам’яті) на КМОН-структурах практично не споживають потужності в статичному режимі. Це дає змогу понизити енергетичні затрати на збереження і перетворення інформації і підвищити ступінь інтеграції компонентів напівпровідникових мікросхем.
За останні десятиріччя виробництво мікросхем як на біполярних, так і на уніполярних транзисторах різко зросло, а їх параметри істотно покращились. Це стало можливим завдяки успіхам, досягнутим у розвитку планарної технології виготовлення напівпровідникових приладів та мікросхем. Проте сьогодні виробництво мікросхем на МДН-приладах досягає близько 80 % від світового виробництва всіх типів мікросхем.
МОН-транзистор є одним з основних активних компонентів у виробництві надвеликих напівпровідникових мікросхем.
Навчальний посібник містить чотири розділи. У першому розділі викладено загальні відомості з фізики напівпровідників, а також детально розглянуто стаціонарні фізичні явища в p–n-переходах та фізичні основи контакту метал-напівпровідник.
У другому розділі розглянуто стаціонарний режим роботи і нестаціонарні фізичні процеси в напівпровідникових діодах, вольт-амперну характеристику діода, зокрема під час пробою p–n-переходу, а також найпоширеніші різновиди напівпровідникових діодів.
Третій розділ присвячено розгляду фізичних основ біполярних транзисторів і тиристорів. Розглядаються динамічні параметри і статичні характеристики, еквівалентні схеми і перехідні процеси в біполярних транзисторах.
Проаналізовано процеси у транзисторах з полем у базовій області, а також розглянуто особливості біполярних транзисторів напівпровідникових мікросхем.
У четвертому розділі детально розглянуто фізичні процеси в структурах метал-діелектрик-напівпровідник, а також основні властивості польових транзисторів з МДН-структурою, з керуючим p–n-переходом і затвором Шотткі.
Навчальний посібник написано відповідно до програми курсу “Твердотільна електроніка” і призначено для студентів, які навчаються за напрямком “Електроніка” і “Мікро- та наноелектроніка”, а також може буде корисним для студентів інших спеціальностей, які мають бажання поповнити свої знання у галузі напівпровідникової електроніки і мікроелектроніки.