Щука А.А. Электроника (2005)

А.А. Щука ЭЛЕКТРОН И1Ю Под редакцией профессора А. С. Сигова Рекомендовано УМО по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 654100 — Электроника и микроэлектроника Санкт-Петербург «БХВ-Петербург» 2005 К 681 3(075.8) К 32.85я73 Ш94 Шука А. А. Ш94 Электроника. Учебное пособие гг Под ред. проф, А. С. Сигова.— СПбл БХВ-Петербург, 2005. — 800 сл ил. (ЗВАЛ 5-94157-461-4 Рассмотрены разлелы электроники: вакуумная н плазменная элекгроника, полупроволниковзя электроника и микроэлектроника, опти 1еская и квантовая электроника, функциональная электроника. В содержание каждой части введена историческая справка об этапах становления и развития данного напрагвления электроники.

Каждый раздел содержит контрольные вопросы и задачи с решениями, некоторые из них выполнены с помощью стандартных компьютерных программ. Длн студеитан электронных, радиотехиически:г и радггагууизинескггх специальностей нузот пспирантон и ггггзкеиеран саотнетстнуютнх специальнаопей УДК 681.3(075.8) ББК 32.85я73 Группа подготовки издания: Рецензен~ы: Заведующий кафедрой вакуумной электроники МФТИ, доктор физико-математических наук, профессор, академик РАН, лауреат Государственной премии А. С. Бугаев Заведующий кзфедрой электронных приборов и устройств СПБГЭТУ "ЛЭТИ", локтор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, лауреат 1осударспуенной премии РФ Ю.

А. Быстров Лицензия ИД Нс 02429 от 24.07.00. Подписано е печать 23.11.04. Формат 70 1009«с. Печауь офсетная. Уел. печ. л. 54,5. Тираж 3000 еяз. Заказ Нс 3701. "бхп-Петербург", 190005, Санкт. Петербург, Измайловский пр., 29. Гигиеническое заключение на продукцию, товар Нс 77.99.02.953Д.ОО!537.03.02 от 13.03.2002 г. выдана Департаментам ГСЭН Минздрава России. Отпечатано с готоеых диапозитивов е ТУП "Типография "Наука' 199034, Санкт. Петербург, 9 линяя, 12 (Ч 5-94157-461-4 Е Шука А. А, 2005 Е Оф р нн«, н«я «я«С««с "БХВ-Псг реург", 2005 Е ОМД Гру , 2ОО5 Главный релактор Зам.

главного релактора Зав. Релскпией Редактор Компьютерная верстка Корректор Дизайн обложки Зав. производством Екаглерина Коггдуконгг Людшми срез«нянек««я Григорий Добин Вале«гул«си Ктггародое Огнен Сергиенко Зинаида Дтгтриеаа Игоря Цырульнгсхоеа Николай Тверских Содержание ПРЕД!!СЛОВ!!8. .15 ...17 Введение ... .19 .21 2. Фишка н техника вакуума. 2.

!. Свойства вакуума.. 2.2. Методы создания вакуума.. 2.3. Метолы измерения вакуума. 2.4 Методы гечеискания .. Задачи и упражнения. Коггтрольныс вопросы., Рекомендуемая литература. ..27 .27 ..34 .38 .49 ..52 .56 . 56 .57 ЧАСТЬ 1. ВАКУУМНАЯ И ПЛАЗМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА....... 1.

Краткая историческая справка.. 3. Вакуумная электроника. 3.1. Модель прибора вакуумной электроники.. 3.2. Электронная эмиссия. 3.2.1. Тсрмоэлектронная эмиссия.. 3.2.2,Фотоэлектронная эмиссия 3.2.3. Вторичнля электронная эмиссия 3.2.4, Кинетическая ионно-электронная эмиссия . 3.2.5. Эмиссия горячих элекзронов. 3.2.6. Экзоэлектронная эмиссия .... 3.2.7.

Автоэлекгронная эмиссия. 3.2.8. Потенциальная ионно-электронная эмиссия.. 3.3, Эмиттеры свободных электронов... 3.3.!. Электронная пушка. 3.4. Управление погоном электронов полями. 3.4.1. Движение элелтропа в олнородных полях 3.4.2. Олнородное магнитное ноле 3.4.3. Движение электрона в скрешенных полях 3.5. Устройства управления электронным пучком .

3.5. !. Электрос гати ~еская отклоняющая система 3.5.2. Управление с помошыо электронной оптики .. 3.5.3. Управление с помошыо мап1итной оптики. 3.6. Управленис скоростью шкктронов. 3.6.!. Резаназорные методы скоростной малуляции элекграноя..... 3 б 2. !!срсзонанспые устройства скоростной молулянин............ ..57 .58 .59 ..61 .63 .64 .65 .65 .67 .67 .67 .69 .69 .71 . 75 . 80 .

80 . 83 ....87 ...89 ....89 ...91 Содержание ...... 92 ...... 92 ..... 94 ...... 95 1 08 1 09 Плазменная электроника. 5.1. Оспонцыс понятия 5.2. Электрический разрнд в ~ азах.. 5.3. Процессы в плазме 5 4 Излучение плазмы 5.5. Диагностика плазмы. Залачи и упражнения.. Коцтрольиыс вопросы. Рекомеплуеман литература. ..... 146 ..

146 ... 146 ... 149 153 154 ..... 154 .. 163 .. 163 ....... 1 64 1 64 ....... 1 65 .. 167 ., 169 .. 169 3 7 детектирование и преобразование энергии электропшого потока... 3 'Э ! Павелепие тока при лвижеции электронов в вакууме .. 3,7 2, Отбор энергии от злекгроицого потока.. 3 7 3 Процессы взаимодействии электронов с всглсством детектора.... Залачи и упражнения., Когпрольиыс вопросы. Рекомендуемая литература Приборы и устройства вакуумной электроники ... 4.1.

Классификация приборов.. 4.2. Элскз роииые лампы,. 4.3. Элсктровакуумиые микролаыпы .. 4 4. СВЧ-приборы... 4.4.1. Элсктроииыс лампы СВЧ.. 4.4.2. Клистропы.......................,..........„. 4,4.3. Лампы бегун!ей волны .

4.4.4. Лампы обратной волны (ЛОВ) 4.4.5. Магпетропы. 4.5. Электроицо-лучевые приборы. 4 5,1. Приборы типа "сигнал — свет"., 4 5.2. Прибор типа "свет — сигнал" Приборы с пакоплеиисм заряда. 11риборы без накопления заряда .. 4.5.3. Приборы типа "сигнал —.сливал" 4.5.4. Приборы типа "свет — свет" 4.6. Фотоэлектронные приборы 4.6.1. Вакуумные йротоэлементы 4.6.2. Фотоэлектронные умпожители Залачи и упражцсиин Коитрольпыс вопросы.

Рекомеилуеман литература. Приборы н устройства плазменной электроники........... 6.1 Ионные приборы... 6 2. Ионные приборы обработки и отображения информации..... Задачи и упражнения. Контрольные вопросы Рекомецлуеман литература ...... ! 1 0 1 1 0 .. 110 .. 1!7 .. 118 118 ...... 118 .... 1 2 1 . 1 22 ... 123 .... 126 ..

126 . 128 ... 129 !3! .. 132 .. 133 ,... 134 .. 134 .... 135 .. 136 .. 145 .. 145 Содвржанив ... 170 ... 182 Заключение. Введение... ... 185 .. 186 ....... 24 7 ..... 247 „..... 248 ,... 248 ...... 250 7. Введение в зондовую микроскопию.... 7 1, Туннельная микроскопия. 7.2. Физические явления на границе "острие †поверхнос"...........,..........,...

7.2.! Туннсльный ток .. 7.2.2. Силы атомных связей .. 7.3. Системный подход к соззганию зондовых сканирующих микроскопов.... 7.3! Сенсоры.. 7.3.2. Пьезозлсктричсский двигатель..............., 7.3.3. Устройство управления !обратная связь) 7.3.4. Устройство обработки и инд«кацни информации........................... 7,4. Возможности зондовой микроскопии. Контрольные вопросы...

Рекомендусл1ая литература. ЧАСТЪ И. МИКРОЭЛЕКТРОНИКА.. 1. Микрозлектроника вчера и сегодня ... 1!. Крагкая историческая справка... 1.1.1. Одна отгадка на все разгадки. 1.1.2. Эпохатранзисзоризании... !.1.3. Вторая транзисторная революция 1.1 4. Третья транзисторная революция — рождение микро юектроники ... 1.1.5. Грядет ли новая транзисторная ревел~опия? . 1.!.6 Линии развития, параллельные транзистору.

1 2. Место микрозлсктроники в сфере высоких 'технологий ......,....,........., .. 2. Физика полупроводниковых структур... 2 1. Г!олунроволники и их сгрукгура ... 2.2. Носители заряла в полупроводниках 2.3. Перенос носителей и управление переносом 2уй Барьеры и контакты. 2.4.1. Барьеры на границе кристалла. 2.4.2. Электронно-дырочныс переходы.

2.4.3. 1 езсропереходы .. 2.4.4. Контакт ы 2.4.5. Граница рылела. Задачи и упражнения Кон грольн ыс во и ром ~ Рекомендуемая литература. 3. Интегральные транзисторные структуры. 3,1 Классификация ~ранзисюрных структур .. 3.2. Интегральные униполярные !полевые) трвнзисюры ..... 3.2 ! . МЛП-транзисторы с индуцированным каналом .. 3.2.2. МЛП-транзисторы со встроенным каналом ..., 170 ......

! 7 ! ., 1 7 ! 1 74 ...... 1 75 .... 176 ...... 177 178 ...... ! 79 ... 179 181 181 .!86 .. 188 .. 190 .. 194 ...... 196 200 .. 201 ...... 206 209 209 2!1 217 ,. 219 2!9 .. 221 227 229 .. 231 ... 232 245 246 Содержанив ... 285 ... 285 .. 288 .. 29! . 293 .. 297 .. 300 .300 4.1. Изоляция злемснтов 4.2. Интегральные диоды .. 4.3 Интегральные резисторы ..

4.4. Интегральные конденсаторы. Задачи и упражнения. Контрольные вопросы.. Рекомендуемая литература. одников 3 2.3. Комплемептарные структуры 3,2.4. Транзистор с управлмощим р — и-переходом З,2.5. Полевой транзистор па гетероструктурах . 3,2 6. т"-МДП-транзисторы....,......... 3 3 Интегральный биполярный транзистор.. 3,3.1. Эпитаксиально-планарный транзистор... 3,3.2.

Физические основы работы биполярного транзистора,............ 3.3.3. Малосигнальные параметры .. 3.3.4. Эпитаксиально-планарные л — р — и-транзисторы ...............,... 3,3,5. Многозмиттерные и многоколлекторные транзисторы ................. 3,3 6, Транзисторные структуры интегрально-инжекционной логики ... 3,3.7. Транзистор с барьером Шоттки . 3 4 Перспективные транзисторные стрултуры. 3.4.1.