C U P R I N S
1. ISTORIA MICROELECTRONICII	1
1.1. Siliciul	1
1.2. Undele electromagnetice	1
1.3. Telegrafia fără fir	2
1.4. Radioul şi televiziunea	2
1.5. Radarul	3
1.6. Tranzistorul lui William Shockley	3
1.7. Integratul lui Robert Noyce	6
1.8. Calculatorul personal	8
Partea I SEMICONDUCTOARE LA ECHILIBRU TERMODINAMIC
2. MATERIALE SEMICONDUCTOARE	9
2.1. Clasificarea materialelor	9
2.2. Metale, semiconductoare, dielectrici	9
2.3. Semiconductoare	10
2.4. Reţele cristaline	11
3. ATOMI ŞI ELECTRONI	17
3.1. Dualitatea undă - particulă	17
3.2. Atomul de hidrogen. Modelul lui Bohr	20
3.3. Atom cu mai mulţi electroni	24
4. BENZI DE ENERGIE	26
4.1. Atom de siliciu izolat	26
4.2. Atomi de siliciu în reţea	28
4.3. Benzi energetice	29
4.4. Electroni şi goluri	34
4.5. Masa efectivă	36
4.6. Densitatea stărilor energetice	38
5. ECHILIBRUL TERMODINAMIC	40
5.1. Vibraţii şi fononi	40
5.2. Echilibrul termodinamic	42
5.3. Viteza termică	44
5.4. Semiconductor intrinsec şi semiconductor extrinsec	46
5.5. Energia de ionizare	48
5.6. Ecuaţia neutralităţii sarcinii electrice	50
5.7. Nivelul Fermi	52
5.8. Semiconductor nedegenerat	57
5.9. Semiconductor degenerat	64
Partea a II a SEMICONDUCTOARE LA NEECHILIBRU
6. DRIFT ŞI DIFUZIE	66
6.1. Câmp, forţă, curent electric	66
6.2. Echivalenţa benzi energetice - mărimi electrostatice	70
6.3. Driftul purtătorilor în câmp electric	72
6.4. Difuzia purtătorilor	83
6.5. Drift - difuzie	85
7. RECOMBINARE	89
7.1. Neechilibrul termodinamic	89
7.2. Cvasineutralitate	89
7.3. Timp de viaţă	90
7.4. Procese de generare - recombinare	91
7.5. Timp de viaţă radiativ	92
7.6. Timp de viaţă Shockley - Read - Hali	95
7.7. Ecuaţii de continuitate	102
7.8. Lungime de difuzie	105
7.9. Relaxare şi recombinare	110
Partea a III a JONCŢIUNI PN
8. FIZICA JONCŢIUNII PN	114
8.1. Joncţiuni semiconductoare	114
8.2. Joncţiune PN la echilibru	115
8.3. Joncţiune PN polarizată	121
8.4. Curenţi prin joncţiune	125
9. ELECTROSTATICA JONCŢIUNII PN	129
9.1. Ipoteze de lucru	129
9.2. Calculul tensiunii interne	129
9.3. Rezolvarea ecuaţiei Poisson. Aspecte generale	130
9.4. Calculul câmpului electric	132
9.5. Calculul grosimii regiunii de tranziţie	134
9.6. Calculul potenţialului electrostatic	135
9.7. Teorema lui Kroemer	136
10. CARACTERSTICA DIRECTĂ I-V ÎN REGIM STATIC	138
10.1. Probleme generale	138
10.2. Ipoteza de cvasiechilibru	139
10.3. Concetraţia de minoritari la marginea regiunii de tranziţie	141
10.4. Calculul curentului direct	142
11. CARACTERISTICA INVERSĂ I-V	150
11.1. Calculul curentului invers	150
11.2 Tensiunea de străpungere	152
11.3. Calculul curentului invers în prezenţa multiplicării prin avalanşă	155
12. JONCŢIUNE PN ÎN REGIM DINAMIC	159
12.1. Regimul tranzitoriu al diodei de comutaţie	160
12.2. Caracteristici de semnal mic şi joasă frecvenţă ale diodei PN	168
Partea a IV a TRANZISTOARE BIPOLARE CU JONCŢIUNE
13. TRANZISTOR BJT	178
13.1. Evoluţia istorică	178
13.2. Aspecte generale	180
13.3. Mecanisme de formare a curenţilor prin tranzistor	184
13.4. Câştig static în curent	188
14. MODELAREA CARACTERISTICILOR STATICE BJT	191
14.1. Distribuţia minoritarilor într-o bază subţire	191
14.2. Timp de tranzit prin bază	193
14.3. Factor de transport prin bază	195
14.4. Eficienţa de injecţie a emitorului	196
14.5. Ecuaţiile Ebers - Moli	199
14.6. Tensiuni de străpungere	204
15. CARACTERISTICI DINAMICE DE SEMNAL MIC BJT	206
15.1. Tranzistorul ca un cvadripol	206
15.2. Parametrii intrinseci y în configuraţie bază comună	213
15.3. Parametrii intrinseci y m configuraţie emitor comun	221
15.4. Circuit echivalent hibrid π	221
15.5. Frecvenţa de tranziţie fT	223
Partea a V a DISPOZITIVE UNIPOLARE
16. DIODA METAL - SEMICONDUCTOR	231
16.1. Istoric	231
16.2. Contact metal - semiconductor	231
16.3. Modelarea diodei Schottky	235
17. CAPACITOR MOS IDEAL	242
17.1. Istoric	242
17.2. Structura MOS ideală	242
17.3. Acumulare, golire, inversie	246
17.4. Rezolvarea ecuaţiei Poisson	250
17.5. Relaţia de legătură VG - φs în regim de golire	253
17.6. Relaţia de legătură VG - Qn în regim de inversie	255
17.7. Caracteristica MOS C - V de înaltă frecvenţă	256
18. DIODA CU POARTĂ	264
18.1. Aspecte generale	264
18.2. Echilibrul termodinamic	264
18.3. Condiţia de inversie la neechilibru	267
18.4. Caracteristicile suprafeţei în condiţii de inversie la neechilibru	268
18.5. Conductanţa canalului de inversie	269
19. TRANZISTOARE CU EFECT DE CÂMP CU JONCŢIUNE JFET	272
19.1. Tranzistoare cu efect de câmp	272
19.2. Fizica tranzistorului JFET	273
19.3. Modelarea caracteristicii ID- VD a tranzistorului JFET	276
19.4. Regim dinamic de semnal mic	282
20. TRANZISTOARE CU EFECT DE CÂMP DE SUPRAFAŢĂ MOSFET
20.1. Fizica tranzistorului MOSFET	286
20.2. Modelarea caracteristicii statice ID- VD	290
20.3. Regim dinamic de semnal mic	294
Partea a VI a FENOMENE DE ORDINUL AL DOILEA ÎN DISPOZITIVE SEMICONDUCTOARE
21. RECOMBINARE - GENERARE ÎN REGIUNEA DE SARCINĂSPAŢIALĂ A JONCŢIUNII PN	296
21.1. Curentul Şah - Noyce - Shockley	296
21.2. Parametrul de idealitate al joncţiunii PN	301
21.3. Liniaritatea câştigului static în curent fi la tranzistoarele bipolare	303
21.4. Generare în regiunea de golire	305
22. NIVEL MARE DE INJECŢIE	306
22.1. Joncţiune P-N la nivel mare de injecţie	306
22.2. Tranzistor bipolar la nivel mare de injecţie	312
23. TRANZISTOARE BIPOLARE DRIFT	317
23.1. Bază dopată neuniform	317
23.2. Teoria Moli - Ross	319
23.3. Numărul lui Gummel	321
23.4. Timp de tranzit în bază cu dopare exponenţială	322
24. STRUCTURĂ Al - SiO2 - Si NEIDEALĂ	324
24.1. Diferenţa de lucru de ieşire metal - semiconductor	325
24.2. Strat de oxid cu sarcină electrică internă	326
24.3. Tranzistor MOSFET neideal	334
BIBLIOGRAFIE RECOMANDATĂ	337
PROBLEME REZOLVATE
1. Distanţa interatomică	14
2. Relaţia lungime de undă - energie	20
3. Viteza termică	46
4. Atom de fosfor în siliciu	50
5. Nivel Fermi intrinsec	53
6. Dependenţa concentraţie intrinsecă - temperatură	59
7. Concentraţii de purtători	62
8. Nivel Fermi în regiuni dopate	65
9. Lungime de difuzie şi lungime Debye	113
10. Dioda PN polarizată invers	135
11. Regiunea de tranziţie în joncţiuni gradate	137
12. Dioda PN polarizată direct	148
13. Factor de amplificare statică la tranzistorul bipolar	198
14. Frecvenţa de tranziţie a tranzistorului bipolar	229
15. Dioda Schottky la echilibru	236
16. Curentul de saturare al diodei Schottky	241
17. Capacitor MOŞ la înaltă frecvenţă	262
18. Tensiunea de prag a tranzistorului JFET	281
19. Curent de drena la tranzistorul MOSFET	293
20. Tensiunea de prag a capacitorului MOS neideal	335