Cтепаненко - Основы микроэлектроники (Основы Микроэлектроники (книга))

УДК 621.3.(299.77 С 79(~ Степаненко И. П, Основы микроэлектроники: Учеб. пособие для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — Мл Лаборатория Базовых Знаний, 2001. — 488 сл ил. Раесметревы оеиовиьм аспекты микроэлектроаиви: физичеекве, технологические и ехемотехвичеекие. Даст«в представление еб уровне еовремеввой микроэлектроивки, ее методэх, средствах, проблемах и перепективэх. Обсуждаются виды явтегрэльвых схем и ехе. могехиика пифровых и аз»лотовых ИС. Во 2-м издэвии этрвжевы вовые фувдзиевтвльвые достижения в области микроэлектроввки, используемые в взетоящэе время вв практике. Предизэиачветея для етудевтов рздиотехиичеэких и равиофизвчееких епецизльвоэтей вузов.

Может быть воле»па широкому кругу специалистов, евяэавпых с созданием и экеплуатзцией радиоэлектропиой аппаратуры из ИС. Второе иэдаиие данного учебного пособия подготовила: А. В. Шаламов (гл.1, 2, 3), В. С. Першеиков (гл. 4, 5), Л. Н. Патрикеев (гл. 6, 7, заключеиве), В. В. Беляков (гл, 8, 9, 10) По вопросам приобретения обращаться: в Москве »Лаборатория Вазовых Знаний» (095) 955-03-98, е-шы!: )Ьз(файв.гп в Санкт-Петербурге »Диалект» (812) 247-93-01, е-»лай: 3)а)есЩзп»))сй)оые.гззпгп Ю Степаненко И.П., 2001 1ЯВй) 5-93208-045-0 © Лаборатория Базовых Знаний, 2001 Учебное издаиие И.П.

Степаненко Основы микрозлектроиики Художник Н.Лозинская. Технический редактор Н.Журпляявп. Компьютерная верстка В. Но«емко Подписано в печать 25.11.00. Формат 60х90'/и. Гарнитура Школьизя. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уел. печ.л. 30,5. Тираж 3000 экз, Заказ 3413 Издательство «Лаборатория Базовых Знаний», 2001 г. Адрес для перепвскв: 103473, Москва, а/я 9.

Телефон (095)955-0398. Е-шш): 1Ьз(шайа.гп Лицевзия иа издательскую деятельность М066140 от 12 октября 1998 г. Отпечатано с готовых диапозитивов в полиграфической фирме «Полиграфист». 160001, г. Вологда„ул. Челюскиицев, 3. недержание Предисловие ко второму изданию. Предисловие к первому изданию Глава 1. Предмет микроэлектроники 1.1. Введение 1.2.

Интегральные схемы. 1.3. Особенности интегральных схем как нового типа электронных приборов . 1.4. Краткий исторический обзор. 1.5. Заключение Контрольные вопросы Глава 2. Полупроводники 2.1. Введение 2.2. Структура полупроводников . 2.3. Носители заряда 2.4. Энергетические уровни и зоны . 2.5. Распределение носителей в зонах проводимости 2.6. Эффект поля. 2.7. Рекомбинацня носителей 2.8. Законы движения носителей в полупроводниках Контрольные вопросы Глава 3. Полупроводниковые переходы и контакты 3.1. Введение 3.2. Электронно-дырочные переходы 3.3. Контакты полупроводник †мета .

3.4. Граница полупроводник-диэлектрик . Контрольные вопросы Глава 4. Уннполярные транзисторы 4.1. Введение 4.2. МДП-транзисторы 4.3. Полевые транзисторы . Контрольные вопросы. Глава 5. Физические принципы работы биполярного транзистора и тиристора. 5.1. Введение. 5.2. Принцип действия 5.3. Распределения носителей. 5.4. Коэффициенты усиления тока.

10 10 13 18 20 23 24 25 25 25 30 33 36 45 53 63 71 73 73 73 89 95 97 99 ЯЯ 100 116 124 125 125 125 130 137 Основы микроэлектроники 5.5. Статические характеристики 5.6. Малосигнальные эквивалентные схемы и параметры 5.7. Переходные и частотные характеристики 5.8. Тиристор. Контрольные вопросы. Глава 6. Технологические основы микроэлектроники 6.1. Введение .

6.2. Подготовительные операции 6.3. Эпитаксия 6.4. Термическое окисление 6.5. Легированне 6.6. Травление 6.7. Техника масок 6.8. Нанесение тонких пленок 6.9. Металлизация . 6.10. Сборочные операции . 6.11. Технология тонкопленочных гибридных ИС .

6.12. Технология толстопленочных гибридных ИС . Контрольные вопросы. Глава 7. Элементы интегральных схем 7.1. Введение. 7.2. Изоляция элементов 7.3. Транзисторы п — р — п. 7.4. Разновидности и-р-л-транзисторов . 7.5. Транзисторы р — л — р . 7.6. Интегральные диоды 7.7. Полевой транзистор. 7.8. МДП-транзисторы 7.9. Полупроводниковые резисторы 7.10. Полупроводниковые конденсаторы .

7.11. Элементы ИС на полупроводниках группы АиВ' 7.12. Элементы пленочных ИС Контрольные вопросы. Глава 8. Основы цифровой схемотехники 8.1. Введение . 8.2. Статический режим простейшего биполярного ключа. 8.3. Переходные процессы в простейшем биполярном ключе. 8.4. Ключ с барьером Шоттки 8.5. Переключатель тока 8.6. МДП-транзисторные ключи . 8.7. Помехоустойчивость ключей 8.8. Бистабильные ячейки и триггеры 8.9. Триггер Шмитта . Контрольные вопросы. 145 152 155 163 167 169 169 169 171 173 176 184 187 193 200 203 205 211 214 216 216 218 227 235 241 244 247 248 258 264 271 274 280 282 282 284 293 303 305 310 322 326 330 334 Содержание Глава 9.

Основы аналоговой схемотехники 9.1. Введение . 9.2. Составные транзисторы 9.3. Статический режим простейшего усилителя 9.4. Переходные процессы в простейшем усилителе 9.5. Простейшие усилители на МДП-транзисторах . 9.6. ДифФеренциальные усилители. 9Л. Эмнттерные повторители . 9.8. Каскод 9.9.

Выходные каскады . 9.10. Стабилизаторы напряжения 9.11. Стабилизаторы тока Контрольные вопросы. Глава 10. Интегральные схемы . 10.1. Введение 10.2. Логические элементы на биполярных транзисторах . 10.3. Логические элементы на МДП-транзисторах . 10.4. Логические элементы на совмещенных биполярных н МОП-транзисторах (БнКМОП) . 10.5.

Логические элементы на полевых транзисторах с управляющим переходом металл — полупроводник (МКП) 10.6. Параметры логических элементов . 10.7. Интегральные триггеры. 10.8. Запоминающие устройства. 10.9. Большие и сверхбольшие интегральные схемы 10.10. Операционные усилители. 10.11. Надежность интегральных схем 10.12. Заключение . Контрольные вопросы. Заключение. Перспективы развития микроэлектроники.

Литература 386 336 337 339 347 352 357 373 385 386 394 400 409 411 411 412 426 434 435 436 440 446 453 460 473 479 480 483 488 ко второму изданию Со времени выхода в свет первого издания учебного пособия для студентов вузов «Основы микроэлектроники» прошло почти двадцать лет. За эти годы труд Игоря Павловича Степаненко, скончавшегося в 1982 г., оказал добрую помощь нескольким поколениям выпускников русскоязычных вузов н студентам, осваиваэшим основы микроэлектроники на английском и испанском языках.

К сожалению, в настоящее время книга И. П. Степаненко стала библиографической редкостью. И. П. Степаненко справедливо считал, что инженеру-физику, специализирующемуся по микроэлектронике, необходимо свободно ориентироваться в трех ее базовых составляющих: физических, технологических и схемотехнических основах микроэлектронных приборов и структур.

Методология изложения и фактический материал »Основ микроэлектроники» бережно сохранены в новом издании, поэтому мы считаем И. П. Степаненко основным автором книги. Настоящее издание подготовлено учениками и соратниками И. П. Степаненко, создавшего в 1966 г. в МИФИ первую в СССР кафедру микроэлектроники. Естественно, что данное издание — не простое повторение материала прошлых лет. В учебное пособие включены новые фундаментальные достижения в области микроэлектроники, используемые сейчас на практике, В настоящем издании авторы старались учесть новые веяния в организации учебного процесса, в частности, свободное посещение студентами лекций. Так, в конце каждого раздела приведены контрольные вопросы для самостоятельной проработки.

Вся работа по подготовке нового издания выполнена сотрудниками кафедры микроэлектроники МИФИ под руководством профессора А. В. Шальнова. В. В. Беляков, Л. Н. Патрикеев, В. С. Першенкоз, А. В. Шальнов к первому изданию Микроэлектроника как исторический этап развития электроники характерна органическим единством физических, технологических (точнее, конструктивно-технологических) и схемотехнических аспектов. Поэтому полноценная, творческая разработка интегральных схем невозможна нн силами «классических» физиков-технологов, способных разрабатывать отдельные полупроводниковые приборы, но не знакомых или слабо знакомых со схемотехникой, ни силами «классических» схемотехников, способных разрабатывать функциональные узлы из элементарных радиодеталей, но слабо знакомых с физикой и тем более технологией полупроводниковых приборов.

Специалист, работающий в области микроэлектроники, должен в равной степени владеть ее физическими, технологическими и схемотехническими основами, после чего, в зависимости от конкретных условий, он может получать дополнительную подготовку в том или ином направлении. В настоящее время разработчики интегральных схем выпускаются в рамках нескольких инженерно-физических специальностей (0604, 0629 и др.), сформировавшихся задолго до становления микроэлект- 1 роники. Поэтому в учебные планы этих специальностей в разное время были введены такие дополнительные дисциплины, как «Микроэлектроника», «Анализ и расчет интегральных схеме, «Расчет и конструирование микроэлементов и микросхем» и др., призванные усовершенстновать профиль специалистов, привести его в соответствие с задачами, решаемыми в области микроэлектроники.