Модели структур полупроводников

Современное состояние электроники

Для современной электроники характерно широкое использование интегральных схем (ИС). Разработка, совершенствование и внедрение ИС в бурно развивающуюся отрасль вычислительной техники и различных автоматических систем управления потребовали интенсификации работ, прежде всего в области физической электроники. Рассмотрение работы электронных устройств, составляющих основу интегральных, схем мы начнем с рассмотрения модели структур полупроводников

Термином «модель» принято обозначать некоторую совокупность идей и представлений, определенную математическую форму. С одной стороны, описание с помощью моделей позволяет логически объяснить физические явления и их свойства, с другой - в некоторых особых случаях модель позволяет открывать новые, ранее не известные факты. Таково общее определение этого термина.

Приведем краткие характеристики интересующих нас моделей.

§ Модель ковалентной связи настолько проста, что ее применимость ограничена. Ценность заключается в том, что она позволяет описать процессы переноса заряда в полупроводнике на интуитивном уровне. Данная модель дает возможность получить некоторые качественные представления о внутренних физических процессах в кристаллических твердых телах. Эти сведения необходимы на этапе, предшествующем строгому математическому изучению.

§ Модель энергетических зон принадлежит к числу наиболее часто используемых, поскольку позволяет количественно изучать явления переноса в полупроводниковых устройствах. Используется как в графической, так и в аналитической формах. При элементарном рассмотрении обычно начинают с модели ковалентной связи, а затем переходят к модели энергетических зон. Это позволяет с разных сторон изучать физику движения электронов и дырок - носителей заряда в полупроводнике.

§ Математическая модель основывается на некоторых физических гипотезах и дает математическую формулировку процессов в полупроводниковых материалах и устройствах на их основе. Является основным инструментом теоретического исследования.

§ Аналоговая модель, или эквивалентная схема, является, пови­ди­мому, наиболее распространенной. В общем случае имеет вид некоторого «черного ящика», для которого указаны связи между токами и напряжениями. По этим причинам имеет лишь косвенное отношение к физическим процессам в устройстве. Ценность аналоговой модели состоит в удобстве ее практического использования.

Дата добавления: 2014-01-05