Azərbaycan Respublikası Təhsil Nazirliyi Bakı Dövlət Universiteti

Azərbaycan Respublikası Təhsil Nazirliyi
Bakı Dövlət Universiteti
Fizika fakültəsi
«Fiziki elektronika» kafedrası
«Fizika» ixtisası - 05.05.03 bakalavr hazırlığı üzrə
«Elektron cihazlarının fizikası» fənninin proqramı
Müəllif: fizika-riyaziyyat elmləri namizədi, dos.V.H.Səfərov, vaqif1941@mail.ru
Proqram «Fiziki elektronika» kafedrasında bəyənilib.
Kafedra müdiri prof. Ə.Ş.Abdinov « » 2016-cı il
Fizika Fakültəsinin Tədris-Metodiki Şürası tərəfindən tövsiyə edilib.
Sədr prof. Ə.Ş.Abdinov « » 2016-cı il
Fizika Fakültəsinin Elmi Şurasında təsdiq olunub.
Elmi katib prof.R.C. Qasımova « » 2016-cı il
Bakı-2016
Fənnin tədrisində məqsəd
«Elektron cihazlarının fizikası» fənninin tələbələrə tədrisində məqsəd onları bərk cisim elektronikası cihazlarının düzəldilməsində istifadə olunan materiallarda (yarımkeçiricilərdə), müxtəlif növ elektrik kontaklarında, eləcə də bərk cisimlər əsasında hazırlanmış diskret və inteqral layihəli müxtəlif cihazlarda baş verən fiziki hadisə və proseslər barədə məlumatlandırmaq, həmin hadisələrin və proseslərin, baş vermə mexanizmləri, xüsusiyyətləri, tədbiq imkanları haqda sistemli biliklərə yiyələndirməkdir.
Fənnin tədris planındakı yeri
«Elektron cihazlarının fizikası» fənni «Fizika» ixtisası üzrə bakalavr hazırlığnın tədris planında peşə hazırlığının seçmə fənləri qrupuna (İPFS-B21) daxildir.
Fənnin tədrisi üsulları: Mühazirə, laboratoriya işləri, fərdi işlər və kollokvumlar
Fənnin məzmunu
1. Kristalların zona nəzəriyyəsi, tarazlıqdakı və tarazlıqda olmayan sərbəst yükdaşıyıcıların statistikası. Bərk cisimlərdə elektronların ümumiləşməsi (kollektivləşdirilməsi). Elektronların enerji spektrinin xassələri, enerji zonaları. Elektronların hərəkətinin qrup sürəti. Xarici qüvvələrin təsiri altında elektronların hərəkəti. Sərbəst yükdaşıyıcıların (elektron və deşiklərin) effektiv kütləsi.
Periodik sərhəd şərtləri. Zonadkı enerji hallarının sıxlığı.Zonaların elektronlarla dolması. Bərk cisimlərin metallar, dielektriklər və yarımkeçiricilər qrupuna bölünməsi.Yarımkeçiricilərdə deşiklər.
Yarımkeçiricilərdə aşqar atomları, donor və akseptor səviyələri, elektron və deşik keçiricilili (n-və p-tip) yarımkeçiricilər.
Keçirici zonanın aşağı və valent zonanın yuxarı hisəsi üçün hal sıxlığı funksiyaları. Fermi-Dirak paylanma funksiyası. Hal sıxlığının effektiv kütləsi. Cırlaşmış və cıralaşmamış yarımkeçiricilər. Maksvell-Bolsman paylanma funksiyası. Məxsusi və aşqar yarımkeçiricilərdə elektron və deşiklərin konsentrasiyasının Fermi enerjisindən asıllığı.
Dayaz aşqar səviyyələri. Aşqarların zəif ioanlaşdığı və tükəndiyi oblastlarda Fermi enerjisi və sərbəst yükdaşıyıcıların konsentrasiyası.
Gücli aşqarlanmış yarımkeçiricilər. Çoxqat ionlaşmış aşqar mərkəzləri. Tarazlıqda olan və tarazlıqda olmayan yükdaşıyıcılı yarımkeçiricilər. Tarazlıqda olmayan hala uyğun paylanma funksiyası. Kvazi-Fermi səviyyəsi. Yükdaşiyicilarin yaşama müddəti.
2. Bərk cisimlərin optik xassələri. Optik şüaların mühitdə yayılması: udma, buraxma və qaytarma hadisələri. Udulma spektri. Udulma mexanizimləri: fundamental və eksiton udulma, aşqar və kristal qəfəsin rəqsləri ilə udulma, sərbəst yük daşıyıcıları ilə udulma.Fudamental udulma spektinin kənarına temperaturun, elektrik və maqnit sahələrinin, təzyiqin və aşqarlanmanın təsiri. Tarazlıqda olmayan yükdaşıyıcıların generasiyası və rekobinasiyası.Yarımkeçiricilərdə şüalanma hadisələri -lyüminessensiya və onun növləri.
3. Bərk cisimlərin fotoelektrik xassəiəri. Fotokeçiricilik. Fotokeçiriciliyin spektral xarakteristikası. Yarımkeçiricilərdə fotovoltaik effekt. Həcmdə və kontaktlarda fotovoltaik effektlər. Fotomaqnit effekti. Homo- və heterokeçidlərdə, varizon struktularda fotoelektrik hadisələri.
4. Kristal cisimlərin elektirik keçiriciliyi. Bolsmanın kinetik tənliyi. Səpilmənin effektiv kəsiyi.Səpilmə mərkəzlərinin növləri. Aşqar ionlarından, neytral aşqar atomlardan və dislokasiyalardan səpilmə. Normal qəfəs rəqsləri. Fononlar. Qəfəsin istilik rəqslərindən (fononlardan) səpilmə.
Elektrik sahəsində sərbəst yükdaşıyıciların dreyfi. Yarımkeçiricilərin elektrik keçiriciliyinin və sərbəst yükdaşıyıciların yüyürüklüyünün temperaturdan asıllığı. Gücli elektrik sahəsində dreyf (elektrik keçiriciliyi).
5. Metal-yarımkeçirici kontaktı. Termoelektron emissiyası. Kontakt potensiallar fərqi. P- və n- tip yarımkeçiricilərdə düzləndirici kontaktlar. Kontaktın tarazlıq halındakı enerj diaqramı.Kontakt oblastında həcmi yük sıxlığının və daxili elektrik sahəsinin paylanmasının qrafiki təsviri.
Xarici elektrik sahəsinin (gərginliyin) təsir etdiyi kontaktın enerji diaqramı. Kontaktın volt-amper xarakteristikası. Yarımkeçiricidə omik kontakt.
6. P-n keçiddə baş verən fiziki prosseslər. P-n keçidin əmələ gəlmə mexanizmi, tarazlıq halındakı enerji diaqramı. P-n keçidə tarazlıq halındakı kontakt potensiallar fərqi və həcmi yüklər oblastının qalınlığı.
Xarici elektrik sahəsinin (gərginliyin) təsiri altında p-n keçidinin həcmi yüklər layının qalınlığının və yük(çəpər) tutumunın dəyişməsi.
Düz və əks gərginliklərdə p-n keçidin keçiriciliyinin kefiyyətcə təsviri. İnjeksiya və ekstrasiya anlayışları. İdeal p-n keçidin volt-amper xarakteristikası. P-n keçidin deşilməsi: istilik, sel və tunel deşilmələri. P-n keçidin diffuziya tutumu.
7. Bipolyar tranzistor. Tranzistorun qurluşu, iş prinsipi, elementləri, tipləri və dövrəyə qoşulma sxemləri. Bipolyar tranzistorun tarazlıq halındakı enerji diaqramı. Ümumi baza (ÜB) sxemində qoşulmuş bipolyar tranzistorlu sxemdə gücə görə gücləndirmə prosesi. Tranzistorun ümumi emitterli (ÜE) və ümumi kollektorlu (ÜK) sxemləri. Emmiter və baza cərəyanlarınin ötürmə əmsalları. Bipolyar tranzistorun statik çıxış xarakteristikaları.
8. İdarəedlci keçidli sahə tranzistorları. P-n keçidlə idarəolunan sahə tranzistorunun qurluşu,elementləri - iş prinsipi, dövrəyə qoşulma sxemləri, statik çıxış və ötürmə xarakteriskaları. Sahə tranzistorunun növləri.
Şotki çəpəri vasitəsi ilə idarə olunan sahə tranziatorları. Zənginləşmə və tükənmə rejimində işləmə pinsipi və statik xarakteristikaları.
9. Metal-dielektrik-yarımkeçirici (MDY) tranzistorları. Yarımkeçiricilərdə elektrik sahəsi effekti. İdeal metal-dielektrik-yarımkeçirici (MDY) strukturu. MDY- strukturunun zənginləşmə, tükənmə və inverciya rejimində enerji diaqramı.
Astana gərginliyi. Real MDY- strukturunun xüsusiyyətləri. MDY-tranzistorunun dövrəyə qoşulması, quruluşu və iş prinsipi.Statik çıxış xarakteristikası. Doyma gərginliyi. Öz-özünə uyğunlaşmış sürgülü tranzistor. Yük rabitəli cihazlar.
10.Tiristorlar Diod tiristorun (dinistorun) qurluşu və iş pinsipi. Enerji diaqramı. Açıq və qapalı vəziyyəti. Volt-amper xarakteristikası. Tiristor strukturunda cərəyanın yekun ötürmə əmsalı.Tiristorun deşilməsi. Şuntlanmış emitter keçidli dinistor. Trinistor (Triod tristoru). İdarə olunma pirinsipi.Çevrilmə şəraiti. Simmetrik tiristor. Trinistorun idarə olunma üsulları və parametrləri.
11. İfrat Yüksək Tezlikli (İYT) generator diodları. Qann diodı. Sel-uçuş diodları.Tunel diod və çevrilmiş diod.
12. Opto- və fotoelektrik cihazları. İşıq diodları və bərk cisim lazerləri. Fotoqeydedicilər (fotorezistorlar, fotodiodlar, fototranzistorlar və fototiristorlar). Günəş fotoelementləri.
ƏDƏBİYYAT
1. Eyvazov E.Ə. Bərk cisimlər fizikası. Bakı,Təhsil, 2003, -456 s.
2. Eyvazov E.Ə, Qurbanov S.Ş, Fərəcov V.C Yarımkeçiricilər fizikasına giriş. Bakı, Təhsil, 2009, - 393 s.
3. Abdinov Ə.Ş., Mehdiyev N.M. Optoelektronika. Bakı, Maarif, 2005, - 214 s.
4. Abdinov Ə.Ş., Həsənov İ.S., Hüseynov T.X. Elektron cihazları və emissiya elektronikasının əsasları. Bakı, Təhsil, 2010, - 375 s.
ƏLAVƏ ƏDƏBİYYAT
1. Eyvazov E.Ə., Nəsirov V.M. Kristalloqrafiyanın elementləri. Bakı, ADPU, 1995,
-184 s.
2. Pənahov M.M., Kərəməliyev R.Ə. Kvant elektronikasının əsasları. Bakı, Əbilov, Zeynalov və oğulları, 2003, -167 s.
3. Abdinov Ə.Ş., Səfərov V.H. Elektron texnikasının materialları və nano- elektronikanın əsasları. Bakı, Təhsil, 2010, -184 s.
Azərbaycan Respublikası Təhsil Nazirliyi
Bakı Dövlət Universiteti
Fizika fakültəsi
«Fiziki elektronika» kafedrası
«Fizika müəllimliyi» ixtisası - 050104 bakalavr hazırlığı üzrə
«Elektron cihazlarının fizikası»
Fənnin proqramı
Müəllif: fizika-riyaziyyat elmlər namizədi, dos.V.H.Səfərov, vaqif1941@mail.ru
Proqram «Fiziki elektronika» kafedrasında bəyənilib.
Kafedra müdiri prof. Ə.Ş.Abdinov « » 2016-cı il
Fizika Fakültəsinin Tədris-Metodiki Şürası tərəfindən tövsiyə edilib.
Sədr prof. Ə.Ş.Abdinov « » 2016-cı il
Fizika Fakültəsinin Elmi Şurasında təsdiq olunub.
Elmi katib prof.R.C. Qasımova « » 2016-cı il
Bakı-2016
Fənnin tədrisində məqsəd
«Elektron cihazlarının fizikası» fənninin tələbələrə tədrisində məqsəd onları bərk cisim elektronikası cihazlarının düzəldilməsində istifadə olunan materiallarda (yarımkeçiricilərdə), müxtəlif növ elektrik kontaklarında, eləcə də bərk cisimlər əsasında hazırlanmış diskret və inteqral layihəli müxtəlif cihazlarda baş verən fiziki hadisə və proseslər barədə məlumatlandırmaq, həmin hadisələrin və proseslərin, baş vermə mexanizmləri, xüsusiyyətləri, tədbiq imkanları haqda sistemli biliklərə yiyələndirməkdir.
Fənnin tədris planındakı yeri
«Elektron cihazlarının fizikası» fənni «Fizika müəllimliyi» ixtisası üzrə bakalavr hazırlığının tədris planında peşə hazırlığının seçmə fənləri qrupuna (İPFS-B23) daxildir.
Fənnin tədrisi üsulları: Mühazirə, laboratoriya işləri, fərdi işlər və kollokvumlar
Fənnin məzmunu
1. Kristalların zona nəzəriyyəsi, tarazlıqdakı və tarazlıqda olmayan yükdaşıyıcıların statistikası. Bərk cisimlərdə elektronların ümumiləşməsi. Enerji zonaları - valent və keçirici zona. Elektronların hərəkətinin qrup sürəti. Xarici qüvvələrin təsiri altında elektronların hərəkəti. Sərbəst yükdaşıyıcıların effektiv kütləsi.
Zonalarda enerji hallarının sıxlığı. Enerji zonalarının elektronlarla dolması və cisimlərin metallar, dielektriklər, yarımkeçiricilər qrupuna bölünməsi. Yarımkeçiricilərdə deşiklər. Keçirici zonanın aşağı və valent zonanın yuxarı hisəsi üçün hal sıxlığının funksiysı. Fermi-Dirak paylanma funksiyası.
Cırlaşmış və cırlaşmamış yarımkeçiricilər. Maksvell-Bolsman paylanma funksiyası. Yarımkeçiricilərdə elektron və deşiklərin konsentrasiyasının Fermi enerjisindən asıllığı.
Fermi enerjisi və məxsusi yarımkeçiricilərdə sərbəst yükdaşıyıcıların konsentrasiyası. Aşqarlanmış yarımkeçiricilər.
Donor və akseptorlu yarımkeçiricilər. Dayaz aşqar səviyyələri. Aşqarların zəif ionlaşdığı və tükəndiyi oblastlarda Fermi enerjisi və sərbəst yükdaşıyıcıların konsentrasiyası.
Güclü aşqarlanmış yarımkeçiricilər. Çoxqat ionlaşmış aşqar mərkəzləri. Tarazlıqda olan və tarazlıqda olmayan yükdaşıyıcar. Yarımkeçiricilərdə tarazlıqda olmayan halda paylanma funksiyası. Kvazi-Fermi səviyyəsi. Yükdaşıyıcların yaşama müddəti.
2. Bərk cisimlərin optik xassələri. Optik şüalanma ilə mühitlərin qarşılıqlı təsiri: optik udma, buraxma və qaytarma hadisələri. Udulma spektri. Yarımkeçiricilərdə optik udulma mexanizimləri: fundamental və eksiton udulma, aşqar və kristal qəfəsin rəqsləri ilə udulma,sərbəst yükdaşıyıcıları ilə udulma. Fudamental udulma spektrinin kənarına temperaturun,elektrik və maqnit sahələrinin, təzyiqin və aşqarlanmanın təsiri.Tarazlıqda olmayan yükdaşıyıcıların generasiyası və rekombinasiyası. Yarımkeçiricilərdə şüalanma prosesləri - lyuminessensiya və onun növləri.
3. Bərk cisimlərin fotoelektrik xassələri. Fotokeçiricilik. Fotokeçiriciliyin əsas xarakteristikaları-spektral xarakteristika, lüks-amper xarakteriskası və kinetika. Yarımkeçiricilərdə fotovoltaik effektlər. Həcmdəki və kontaktlardakı fotovoltaik effektlər. Fotomaqnit effekti. Homo- və heterokeçidlərdə, varizon struktularda fotoelektrik hadisələri.
4. Kristal cisimlərin elektirik keçiriciliyi. Bolsmanın kinetik tənliyi. Səpilmənin effektiv kəsiyi.Səpilmə mərkəzlərinin növləri. Aşqar ionlarından, neytral aşqar atomlarından və dislokasiyalardan səpilmə.
Normal qəfəs rəqsləri. Fononlar. Kristal qəfəsin istilik rəqslərindən (fononlardan) səpilmə.
Elektrik sahəsində sərbəst yükdaşıyıcıların dreyfi. Yarımkeçiricilərin elektrik keçiriciliyinin və sərbəst yükdaşıyıcıların yüyürüklüyünün temperaturdan asılılığı. Gücli elektrik sahəsində sərbəst yükdaşıyıciların dreyfi (elektrik keçiriciliyi).
5. Metal-yarımkeçirici kontaktı. Termoelektron emissiyası. Kontakt potensiallar fərqi. P- və n-tip yarımkeçiricilərdə bağlayıcı ( düzləndirici) kontaktlar. Tarazlıq halındakı kontaktın enerj diaqramı.Kontakt oblastında həcmi yüklərin sıxlığının və daxili elektrik sahəsinin paylanmasının qrafiki təsviri.
Xarici elektrik sahəsi (gərginlik) təsir etdikdə kontaktın enerji diaqramı. Kontaktın volt-amper xarakteristikası. Yarımkeçiricidə omik kontakt.
6. P-n keçiddə baş verən fiziki prosseslər. P-n keçidin əmələ gəlmə mexanizmi, termodinamik tarazlıq halındakı enerji diaqramı,kontakt potensiallar fərqi, termodinamik tarazlıq halında həcmi yüklər oblastının qalınlığı. Xarici elektrik sahəsinin (gərginliyin) təsiri altında həcmi yüklər layının qalınlığının və p-n keçidinin yük (çəpər) tutumunın dəyişməsi. Düz və əks istiqamətlərdə p-n keçidin keçiriciliyinin kefiyyətcə izahı. İnjeksiya və ekstrasiya anlayışları.İdeal p-n keçidin volt-amper xarakteristikası (Şokli düsturu).P-n keçidin deşilməsi: istilik,sel və tunel deşilmələri. P-n keçidin diffuziya tutumu.
7. Bipolyar tranzistor. Tranzistorların təsnifatı, quruluşu, iş prinsipi, elementləri, tipləri və dövrəyə qoşulma sxemləri. Termodinamik tarazlıq halındakı bipolyar tranzistorun enerji diaqramı. Ümumi baza (ÜB) sxemində qoşulmış bipolyar tranzistorun gücə görə gücləndirmə prosesinin təhlili. Ümumi emitterli (ÜE) və ümumi kollektorlu (ÜK) sxemlər. Emmiter və baza cərəyanlarınin ötürmə əmsalları. Tranzistorun statik xarakteristikaları. Çıxış xarakteristikaları.
8. İdarəedici keçidli sahə tranzistorları. Sahə tranzistorunun növləri. P-n keçidlə idarəolunan sahə tranzistorunun qurluşu,elementləri, iş prinsipi, dövrəyə qoşulma sxemləri, statik çıxış və ötürmə xarakteriskaları. Şotki çəpəri vasitəsi ilə idarə olunan sahə tranziatorları.
9. Metal-dielektrik-yarımkeçirici (MDY) tranzistorları. Yarımkeçiricilərdə elektrik sahəsi (sahə) effekti. İdeal metal-dielektrik-yarımkeçirici (MDY-strukturu). Zənginləşmə, tükənmə və inversiya rejimlərində MDY strukturlarının enerji diaqramları.
Astana gərginliyi. Real MDY- strukturunun xüsusiyyətləri. (MDY) tranzistorunun dövrəyə qoşulması sxemləri, qurluşu və işləmə prinsipi.Statik çıxış xarakteristikası. Doyma gərginliyi. Yük rabitəli cihazlar.
10. Tiristorlar. Dinistor (Diod tiristoru) - qurluşu və iş pinsipi, termodinamik tarazlıq halındakı enerji diaqramı, açıq və qapalı halı,volt-amper xarakteristikası. Tiristor struktuunda cərəyana görə yekun ötürmə əmsalı.Tiristorun deşilməsi. Trinistor (Triod tristor). İdarə olunma pirinsipi. Simmetrik trinistor. Trinistorun idarə olunma üsulları və parametrləri.
11. İfrat Yüksək Tezlik (İYT) generator diodları. Qann diodı. Sel-uçuş diodları. Tunel diodları və çevrilmiş diod.
12. Opto- və fotoelektrik cihazları. İşıq diodları və bərk cisim lazerləri. Foto-qeydedicilər-fotorezistorlar, fotodiodlar, fototranzistorlar və fototiristorlar. Günəş fotoelementləri.
ƏDƏBİYYAT
1. Eyvazov E.Ə. Bərk cisimlər fizikası. Bakı,Təhsil, 2003, -456 s.
2. Eyvazov E.Ə, Qurbanov S.Ş, Fərəcov V.C Yarımkeçiricilər fizikasına giriş. Bakı, Təhsil, 2009, - 393 s.
3. Abdinov Ə.Ş., Mehdiyev N.M. Optoelektronika. Bakı, Maarif, 2005, - 214 s.
4. Abdinov Ə.Ş., Həsənov İ.S., Hüseynov T.X. Elektron cihazları və emissiya elektronikasının əsasları. Bakı, Təhsil, 2010, - 375 s.
ƏLAVƏ ƏDƏBİYYAT
1. Eyvazov E.Ə., Nəsirov V.M. Kristalloqrafiyanın elementləri. Bakı, ADPU, 1995,
-184 s.
2. Pənahov M.M., Kərəməliyev R.Ə. Kvant elektronikasının əsasları. Bakı, Əbilov, Zeynalov və oğulları, 2003, -167 s.
3. Hümbətov R.T. Elektronika. I hissə: Elektron cihazları. Bakı, Maarif, 2010, -283 s.
3. Abdinov Ə.Ş., Səfərov V.H. Elektron texnikasının materialları və nano- elektronikanın əsasları. Bakı, Təhsil, 2010, -184 s.
|