Презентация и полезный материал по физике "Общие сведения о полупроводниках"

Общие сведения о полупроводниках.

Полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы в настоящее время применяют практически во всех отраслях науки и техники и особенно широко в радиоэлектронике.

Впервые полупроводниковый прибор (диод-детектор) был использован в 1900 г. русским ученым А.С. Поповым в радиотелеграфном приемнике. Затем в 1922 г. О.В. Лосёв в Нижегородской радиотехнической лаборатории, раз­работал схему приемника, в которой полупроводниковый кристалл служил для генерации высокочастотных колебаний. Кристадин Лосева представлял собой полупроводниковый прибор с запирающим слоем в месте контакта стальной иглы с поверхностью кристалла цинкита или карборунда. С его помо­щью Лосев осуществил усиление, и генерирование на частоте 12,3 МГц. О.В. Лосеву также принадлежит открытие явления электролюминесценции в карборунде.

В 30-е годы в нашей стране под руководством академика А.Ф. Иоф­фе было начато систематическое исследование свойств полупроводников. Советскими учеными. Б.В. Курчатовым. В.П. Жузе, В.M. Гохбергом и М.С. Соминским проводились исследования явления электропроводности и зависимости ее от концентрации  и природы примесей. В 1937 г. А.Ф. Иоффе, А.В. Иоффе и Б.И. Давыдовым была разработана теория выпрямления на границе двух полупроводников с разным типом электропроводности. В 1940 г. В.Е. Лашкарев экспериментально подтвердил наличие слоев различного типа электропроводности по обе стороны от запирающего слоя в селеновых выпрямителях и доказал существование р-n- перехода.

Ho наиболее крупным достижением в области полупроводниковых приборов явилось изобретение в 1948 г. американскими учеными Д.Б. Бардиным, В. Браттейном и У. Шокли полупроводникового усилительного элемента - транзистора. Обладая практически неограниченным сроком службы, транзисторы позволяли существенно повысить надежность радио­электронных систем, во много раз уменьшить их размеры и сократить потребление ими электрического тока.

В 1959 г. советским ученым Д.С. Тагером и его сотрудниками была обнаружена генерация когерентных колебаний СВЧ в р-n-переходе при ударной ионизации. Этот эффект стал основой лавинно-пролетного дио­да, на котором создан класс СВЧ устройств: генераторы, усилители и преобразователи частоты. Переходы с барьером Шот тки получили широкое применение в са­мых разнообразных приборах, начиная с выпрямительных диодов и кончая большими интегральными схемами. Это привело к значительному улучшению ряда характеристик приборов.

90-е годы XX столетия характеризуется дальнейшим наращиванием объемов производства полупроводников, происходит все большая степень интеграции микросхем. Бурный рост персональной компьютерной техники приводит к разработкам сложных специализированных устройств.

Крупные корпорации выводят свое производство в Китай и страны Юго-Восточной Азии. Совсем по-другому обстоят дела в нашей стране. Государственное финансирование снизилось до минимума. Ряд ведущих предприятий электроники - на грани закрытия, другие после акционирова­ния утратили производственный профиль деятельности. Эффективно работающие предприятия составляют всего несколько процентов от общего количества.

К середине 90-х годов российская электроника имела годовые объемы вложений 150 млн. долларов, а мировой рынок оценивается в 210 млрд. долларов. В 1997 Правительством создана холдинговая компания "Российская электроника", в которую вошли 32 предприятия и научно- исследовательских институтов бывшей электронной промышленности. В 1998 году на CП "Корона" начато промышленное производство СБИС на пластинах кремния диаметром 150 мм с топологическими нормами 0,8 M км.

Общие сведения о полупроводниках

История Развития полупроводниковой техники

Выполнила : Сердобинцева Т.П. преподаватель ГБОУ СПО Волгоградский технический колледж

Интегральные схемы

Транзисторы

• Впервые полупроводниковый прибор (диод-детектор) был использован в 1900 г. русским ученым А. С. Поповым в радиотелеграфном приемнике. Затем в 1922 г. О.В. Лосёв в Нижегородской радиотехнической лаборатории , раз­работал схему приемника, в которой полупроводниковый кристалл служил для генерации высокочастотных колебаний. Кристадин Лосева представлял собой полупроводниковый прибор с запирающим слоем в месте контакта стальной иглы с поверхностью кристалла цинкита или карборунда. С его помо­щью Лосев осуществил усиление, и генерирование на частоте 12,3 МГц. О.В. Лосеву также принадлежит открытие явления электролюминесценции в карборунде.

Кристадин Лосева

• В 30-е годы в нашей стране под руководством академика А. Ф. Иоф­фе было начато систематическое исследование свойств полупроводников. Советскими учеными. Б. В. Курчатовым. В. П. Жузе, В. M . Гохбергом и М. С. Соминским проводились исследования явления электропроводности и зависимости ее от концентрации и природы примесей. В 1937 г. А. Ф. Иоффе, А. В. Иоффе и Б. И. Давыдовым была разработана теория выпрямления на границе двух полупроводников с разным типом электропроводности. В 1940 г. В. Е. Лашкарев экспериментально подтвердил наличие слоев различного типа электропроводности по обе стороны от запирающего слоя в селеновых выпрямителях и доказал существование р- n - перехода.

• Ho наиболее крупным достижением в области полупроводниковых приборов явилось изобретение в 1948 г. американскими учеными Д. Б. Бардиным, В. Браттейном и У. Шокли полупроводникового усилительного элемента - транзистора. Обладая практически неограниченным сроком службы, транзисторы позволяли существенно повысить надежность радио­электронных систем, во много раз уменьшить их размеры и сократить потребление ими электрического тока.

• Нелинейные полупроводниковые резисторы терморезисторы, " фоторезисторы и варисторы нашли широкое применение в электрон­ной и радиоэлектронной аппаратуре, автоматике и электронной и радиоэлектронной аппаратуре, автоматике и электротехнике. Первые работы, посвященные вопросам конструирования и применения нелинейных рези­сторов. , были опубликованы в конце 50-х годов. Создание новых типов нелинейных резисторов связано с именами советских ученых Б. Т. Ko л o мийца, И. Г. Шефтеля, Б. С. Сотскова, Г. К. Нечаева, В.В. Пасынкова и др.

терморезисторы

варисторы

фоторезисторы

• В 1959 г. советским ученым Д. С. Тагером и его сотрудниками была обнаружена генерация когерентных колебаний СВЧ в р- n - переходе при ударной ионизации. Этот эффект стал основой лавинно-пролетного дио­да, на котором создан класс СВЧ устройств: генераторы, усилители и преобразователи частоты. Переходы с барьером Шот тки получили широкое применение в са­мых разнообразных приборах, начиная с выпрямительных диодов и кончая большими интегральными схемами. Это привело к значительному улучшению ряда характеристик приборов.

• Бурно развивается новое направление электроники - лазерная техника. Большой вклад в него внесли советские ученые Н. Г. Басов и А. М. Прохоров, удостоенные в 1964 г. Нобелевской премии за работы в области квантовой электроники. Исследования люминесценции в р- n -переходах, проведенные Д. И. Наследовым, создали базу для полупроводниковых лазе­ров.

Полупроводниковый лазер с электронной накачкой в отпаянной вакуумной трубке.

• Важнейшим направлением развития современной электронной тех­ники является микроэлектроника. Быстрый рост сложности радиоэлектронной аппаратуры потребовал поиска принципиально новых путей ее реализации, что нашло свое отражение в замене дискретных элементов интегральными микросхемами (ИМС). Ho технологии изготовления ИМС делятся на полупроводниковые и гибридные. Основным преимуществом полупроводниковых ИМС является возможность изготовления высокока­чественных активных элементов и создания большой партии ИМС в едином или многократно появляющемся технологическим цикле.

• 90-е годы XX столетия характеризуется дальнейшим наращиванием объемов производства полупроводников, происходит все большая степень интеграции микросхем. Бурный рост персональной компьютерной техники приводит к разработкам сложных специализированных устройств.
• Крупные корпорации выводят свое производство в Китай и страны Юго-Восточной Азии. Совсем по-другому обстоят дела в нашей стране. Государственное финансирование снизилось до минимума. Ряд ведущих предприятий электроники - на грани закрытия, другие после акционирова­ния утратили производственный профиль деятельности. Эффективно работающие предприятия составляют всего несколько процентов от общего количества. К середине 90-х годов российская электроника имела годовые объемы вложений 150 млн. долларов, а мировой рынок оценивается в 210 млрд. долларов. В 1997 Правительством создана холдинговая компания "Российская электроника", в которую вошли 32 предприятия и научно- исследовательских институтов бывшей электронной промышленности. В 1998 году на CП "Корона" начато промышленное производство СБИС на пластинах кремния диаметром 150 мм с топологическими нормами 0,8 M км.

• И, пожалуй, самое замечательное событие произошло на пороге нового тысячелетия. В 2000 г. академик Ж. И. Алферов удостоен Нобелевской премии, за исследования, начатые еще в 1970 г. - за основополагающие работы в области информационных и коммуникационных технологий, в частности, за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной оптоэлектронııки.

• В настоящее время главенствует направление микроминиатюризации полупроводниковых приборов. Последние достижения таковы: в США, в 2006 г. создан транзистор из одиночной молекулы углерода. И уже в том же, 2006 г., ученым из IBM удалось впервые в мире создать полнофункциональную интегральную микросхему на основе углеродной нанотрубки, спо­собною работать на терагерцевых частотах.

• В последнее время крупные разработчики полупроводниковых приборов уделяют особое внимание созданию новых светодиодов, лазерных диодов и диодов и диодов Шоттки.

Лазерные диоды

Диод Шоттки 7.5 A

• Совместная работа исследовательских лабораторий японской корпорации Toshiba и Кембриджского университета привела к созданию светодиодов, позволяющих сделать оптоволоконную связь практически неуяз­вимой для перехвата. Ученым удалось за счет внедрения полупроводниковых нанотехнологий получить новый тип излучающих светодиодов, испускающих по одному фотону в заданный промежуток времени. Одним из назначений данного изобретения является борьба против хакеров.