Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Документы » Михайлов В.П. - Учебное пособие по курсу ФОЭТ

Михайлов В.П. - Учебное пособие по курсу ФОЭТ

2017-12-28СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Михайлов В.П. - Учебное пособие по курсу ФОЭТ", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-химические основы нанотехнологий (фхонт)" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "физико-химические основы нанотехнологий (фхонт)" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "Михайлов В.П. - Учебное пособие по курсу ФОЭТ"

Текст из документа "Михайлов В.П. - Учебное пособие по курсу ФОЭТ"


Методические

Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана

В.П. Михайлов

физические процессы в вакууме и полупроводниковых структурах и их использование в электронных приборах и технологиях

Учебное пособие

по курсу "Физические основы электронной техники"

Москва

Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана

2006

содержание

Стр.

Раздел 1. Электровакуумные процессы и их

использование в электронных приборах

и технологиях 7

Основные понятия и определения 8
Физическое единство электронной техники 8
Вакуумирование рабочих объемов 11
Физические явления при вакуумировании рабочих объемов 14

Давление газа 14

Объем газа, ударяющегося в единицу времени о единицу поверхности 16

Длина свободного пробега молекул 17

Степени вакуума 18

Получение вакуума 20

Измерение давления вакуумной среды 23

Сорбционные и термовакуумные процессы 25

Растворимость газов в твердых телах. Газопоглощение и
газовыделение на границе «газ – твердое тело» 28
Диффузия газов в твердых телах 29

Рекомендуемые режимы обезгаживающего прогрева 32

Формирование потоков заряженных частиц в вакууме 37

Электронная эмиссия 37

Физическая сущность работы выхода электронов Авых 38

Виды электронных эмиссий 40

  1. Термоэлектронная эмиссия 40

  2. Электростатическая (автоэлектронная) эмиссия 41

  3. Вторичная электронная эмиссия 42

  4. Фотоэлектронная эмиссия 43

Стр.
Законы фотоэлектронной эмиссии 43
Катоды электронных устройств 45
Конструкции катодов 46
Основные типы катодов 47
Физические процессы в электровакуумном диоде 54

Физические процессы в трехэлектродной лампе (триоде) 58

Статические характеристики триода 61

Статические параметры электронных ламп 64

Физические процессы в многоэлектродных лампах 67

Статические характеристики многоэлектродных ламп 70
Статические параметры многоэлектронных ламп 72

Электрический разряд в вакууме, основные явления 75

Виды электронных приборов и технологий на основе

электрического разряда в вакууме 79

Технология ионного травления 85

Технология ионного распыления для осаждения тонких пленок 86

Использование газоразрядной плазмы для формирования ионных пучков 86

Формирование пучков электронов в электронно-лучевых

приборах и для электронных технологий 89

Фокусирующие системы 92

Электронные линзы 93

Закон Лагранжа-Гельмгольца для электронных линз 95

Типы электронных прожекторов с электростатической

фокусирующей системой 97

Электронный прожектор с магнитной линзой 99

Отклоняющие системы (ОС) 101

Электростатические ОС 101

Магнитная отклоняющая система 103

Стр.

Экраны электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) 105

ЭЛТ различного назначения 110

Приёмная цветная электронно-лучевая трубка (ЦЭЛТ) 111

Технологический процесс изготовления ЦЭЛТ 113

Электронные пушки 116

Типы электронных пушек 117

Конфигурации электронных пучков 119

Формирование ленточного пучка 120

Формирование клиновидного пучка 123

Формирование цилиндрического пучка 125

Формирование конического пучка 127

Сканирующая электронно-лучевая литография 130

Проекционная электроннолучевая литография 130

Взаимодействие электронных потоков с материалами 131

Взаимодействие ионных потоков с материалами 132

Раздел 1. Физические процессы в полупроводниковых

структурах 134

Зонная модель твердых тел 134

Собственные и примесные полупроводники 135

Кристаллические структуры типа алмаза и типа цинковой обманки 137

Индексы Миллера 137

Статистика подвижных носителей заряда 138

Концентрация носителей зарядов в примесных полупроводниках 144

Идеальный p-n – переход 147

Прямое включение внешнего источника напряжения 151

Обратное включение напряжения 152

ВАХ идеального p-n перехода 154

Стр.

Физические процессы в диоде 154

Диод при подключении обратного напряжения 154

Диод при подключении прямого напряжения 156

Биполярный транзистор 158

Токи в транзисторе 159

Полевые транзисторы 160

Выходные характеристики МОП-транзистора с индуцированным

каналом 163

МДП транзисторы со встроенным каналом 163

Выходные (стоковые) характеристики МДП-транзистора со

встроенным каналом 165

Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом 165

Статические характеристики транзистора с управляющим p-n-переходом 166

Технология изготовления интегральных микросхем (ИМС) 168

Этапы технологического процесса изготовления ИМС 168

Рекомендуемая литература 171

Раздел 1.

Электровакуумные процессы и их использование

в электронных приборах и технологиях

Электроника – это научно-техническое направление, которое объединяет методы исследования, разработки, производства электронной техники и на основе которого развиваются отрасли производства, такие как машиностроение, приборостроение, атомная энергетика, строительство, художественное производство и т.д.

Классификация составных частей современной электроники

Основные понятия и определения

Электронный прибор (ЭП) – это устройство, действие которого основано на использовании электрических, тепловых, оптических, акустических и других явлениях в твёрдом теле, жидкости, вакууме, газе или плазме. ЭП используются как элементы электронных систем и, как правило, не подлежат сборке, разборке или ремонту.

Электронные системы (ЭС) - это устройства для выполнения определенных функций (передачи изображения, звука, управления объектами и т.д.) и представляющие собой совокупность ЭП.

Электронные технологии (ЭТ) – это процессы обработки материалов высокоэнергетическими потоками частиц (электронами, ионами, молекулами, атомами), плазмой и различными видами излучений (оптическим, гамма, рентгеновским).

Применяют наименования «электронно-плазменные, ионно-плазменные», «элионные» технологии, однако наименование «электронные технологии» получило распространение как наиболее простое. К электронным технологиям также относят ряд нетрадиционных процессов, возникших и отработанных первично в электронной промышленности. Среди них важнейший – это вакуумирование рабочих объёмов.

Физическое единство электронной техники

Существует физическое единство электронных технологий и электронных приборов. Рассмотрим некоторые виды электронных приборов и технологий с точки зрения общих физических признаков.

  1. Электровакуумный триод

    1 – вакуумная среда

    2 – катод

    3 – сетка

    4 – анод

    5 – траектории электронов

  2. Электронно-лучевая трубка

1 – вакуумная среда

2–электронно-оптическая система (ЭОС)

3 – отклоняющая система

4 – экран с люминофорным

покрытием

5 – траектория электронов

  1. Установка электронно-лучевой литографии

1 – вакуумная среда

2 – катодный узел

3 – магнитный узел

4 – полупроводниковая подложка

с резистом

5 – траектория электронов

  1. Установка фотолитографии

1 – воздух

2 – ртутная лампа высокого давления

3 – фотошаблон

4 – подложка с фоторезистом

5 – траектория электромагнитного

излучения

  1. Биполярный транзистор

1 – п/п материал (Si)

2 – эмиттер

3 – база

4 – коллектор

5 – траектории подвижных носителей заряда (электронов)

6 – эмиттерный переход

7 – коллекторный переход

  1. Общая схема ЭП и технологического оборудования,

использующего ЭТ

1 – среда (вакуум, воздух, полупроводник и т.д.)

2 – источник заряженных частиц (электронов, ионов) или электромагнитного излучения

3 – устройство управления потоком заряженных частиц или электромагнитного излучения

4 – объект воздействия

5 - поток заряженных частиц или электромагнитного излучения

Таким образом, изучение курса построено по следующему принципу:

Сначала представлен ряд физических явлений:

  1. вакуумирование замкнутых объёмов;

  2. формирование потоков заряженных частиц или электромагнитного излучения;

  3. управление потоками при помощи электромагнитных полей или шаблонов;

  4. взаимодействие потоков с мишенями.

Затем рассмотрены ЭП и ЭТ, в которых эти физические явления используются.

Цель курса – изучение физических основ современных электронных технологий и электронных приборов, методов их разработки и использования в различных отраслях промышленности.

Задачи курса:

  • изучение основных физических явлений, лежащих в основе электроники;

  • изучение типовых электронных технологий;

  • изучение конструкции и принципа действия основных видов электронных приборов.

Вакуумирование рабочих объемов

Вакуум - газовая среда с давлением ниже атмосферного (P<Pатм), которая используется в технологии производства практически всех ЭП (ЭВП, ПП, ИМС и др.) и других изделий и которая необходима для работы ЭВП.

Согласно ГОСТ 8.417-81: 1Па=1Н/м2; 1бар=105Па [Н/м2] = 750 мм рт. ст. =750 тор; 1тор=133,3Па.

Свойства вакуума (с позиции реализации в нем технологических процессов):

      1. Вакуум предохраняет нагреваемые поверхности (нити накала, катоды и др.) от окисления, перегорания;

      2. Вакуум позволяет формировать потоки заряженных и нейтральных частиц;

      3. Благодаря вакууму потоки заряженных частиц могут беспрепятственно преодолевать межэлектродные расстояния (при этом они могут ускоряться, фокусироваться и отклоняться по заданной траектории);

      4. Вакуум позволяет сохранить чистоту обрабатываемой поверхности материала или элементов ЭП (обеспечить отсутствие сорбированных молекул газа, паров углеводорода и воды, оксидов и др.) для технологических процессов диффузионной сварки, выращивания монокристаллов полупроводников, формирования элементов топологии на полупроводниковой пластине, обеспечения работы ЭП и т. д.

Требования ЭТ к вакууму

Технологический процесс

Давление, Па

Название вакума

Электронно-лучевая обработка

а) сварка

б) размерная обработка, резка

в) плавка, зонная очистка

г) электронная литография

10-3

10-3

10-3

10-5

ВВ (высокий)

ВВ

ВВ

СВВ (сверхвысокий)

Ионная обработка

а) очистка

б) травление

в) имплантация

г) ионная литография

10-2

10-2

10-3

10-5

ВВ

ВВ

ВВ

СВВ

Выращивание монокристаллов

10-4

ВВ

Нанесение тонких пленок

а) нанесение пассивных элементов

б) нанесение оптических элементов

в) молекулярно-лучевая эпитаксия

10-3

10-6

10-9

ВВ

СВВ

СВВ

Контроль качества поверхности в вакууме

а) сканирующая СВВ туннельная микроскопия

б) атомно-силовая СВВ микроскопия

10-8... 10-10

10-8... 10-10

СВВ

СВВ

Сборка фотоэлектронных приборов (приборы ночного видения)

10-10

СВВ

Вакуумная сушка

101

СВ (средний)

Вакуумная упаковка продуктов

103

НВ (низкий)

Требования ЭП к вакууму

ЭВП

Давление, Па

Название вакуума

Газонаполненые лампы накаливания

Газотроны, люминесцентные лампы, газовые лазеры

Электронно-лучевые трубки, приемно- усилительные лампы

Лампы бегущей волны, магнетроны, клистроны

Фотоэлектронные приборы

104

10-1

10-5

10-7

10-10

НВ

СВ

СВВ

СВВ


СВВ

Принципиальные схемы систем вакуумной откачки

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5057
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее