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Fisica e tecnologia dei dispositivi a semiconduttore

Andrew S. Grove

Fisica e tecnologia dei dispositivi a semiconduttore

Pages: 560

ISBN: 9788820483029

Edition: 5a edizione 1993

Publisher code: 740.2

Availability: Nulla

I dispositivi a semiconduttore e i circuiti integrati sono probabilmente gli elementi che hanno provocato la vertiginosa crescita dell'industria elettronica e l'ampliamento notevole del suo campo di applicazioni.

Nati negli anni '50, i dispositivi a semiconduttore hanno cominciato rapidamente ad assumere una notevole importanza industriale puntando su elementi al germanio.

Negli anni '60 la tecnologia planare ha consentito di realizzare nuovi dispositivi a semiconduttore al silicio che hanno velocemente soppiantato precedenti componenti elettronici trovando applicazioni completamente nuove.

Dal '67 al '73 la tecnologia e le conoscenze della fisica dei semiconduttori si sono esaltate a vicenda, in una sorta di reazione positiva, sotto l'incessante spinta della ricerca di dispositivi a semiconduttore più piccoli, meno costosi, più affidabili, più complessi, in grado di funzionare alle frequenze più elevate, con potenze di uscita sempre maggiori.

In questa situazione sembrava assai difficile l'idea di poter pubblicare in italiano un'opera valida e veramente up-to-date dedicata ai dispositivi a semiconduttore: noi crediamo di esserci riusciti abbinando il lavoro del noto specialista americano A. S. Grove a quello di un giovane docente universitario italiano, P. Antognetti, che ha saputo tempestivamente colmare le lacune create dal rapido sviluppo della tecnologia.

Per questo riteniamo che la pubblicazione italiana di questo lavoro rappresenti una circostanza importante della editoria tecnica italiana, in particolare di quella specializzata nel campo dell'ingegneria elettrica.

L'edizione originale del volume, Physics and Thecnology of Semiconductor Devices, noto e diffuso in numerosi paesi, costituiva già un ottimo testo non solo per gli studenti universitari ma anche un valido strumento di riferimento per i tecnici e gli studiosi che operano nel campo dei dispositivi a semiconduttore ed è ancora oggi considerata una delle opere fondamentali nel campo dell'elettronica.

Questa edizione italiana si presenta ampliata e aggiornata con l'aggiunta di nuovi capitoli che tengono conto dell'evoluzione verificatasi in questi ultimi anni nella tecnologia e nella conoscenza della fisica dei semiconduttori: analisi fisica del transistore e giunzioni diffuse, contatti metallo-semiconduttore, analisi numerica dei dispositivi a semiconduttore, rumore nei dispositivi a semiconduttore.

• Nota biografica

• Prefazione all'edizione inglese, di A. S. Grove
• Prefazione all'edizione italiana, di P. Antognetti
• Lista dei simboli
• Introduzione: La Tecnologia planare
• Testi consigliati e bibliografia

• Crescita in Fase-vapore
* Cinetica della crescita
* Trasferimento di massa in fase gassosa
* Modello dal film stagnante
* Teoria dello strato di contorno
* Alcune proprietà dei gas
* Legge del gas ideale
* Proprietà di trasporto
* Testi consigliati e bibliografia
* Problemi

• Ossidazione Termica
* Cinetica della crescita dell'ossido
* Effetti di carica spaziale sull'ossidazione
* Testi consigliati e bibliografia
* Problemi

• Diffusione allo stato solido
* Flusso
* Equazione del trasporto
* Strati diffusi
* Predeposizione
* Diffusione
* Valutazione degli strati diffusi
* Deviazioni dalla semplice teoria della diffusione
* Strati diffusi bidimensionali
* Diffusione aiutata del campo
* Effetto della tensione reticolare
* Limitazione della velocità esterna sulla diffusione allo stato solido
* Ridistribuzione di impurità durante l'ossidazione termica
* Diffusione attraverso uno strato di biossido di silicio (mascheramento dell'ossido)
* Ridistribuzione di impurità nella crescita epitassiale
* Testi consigliati e bibliografia
* Problemi



• Elementi di fisica dei semiconduttori
* Teoria delle bande nei solidi
* Elettroni e lacune nei semiconduttori
* Funzione di distribuzione di Fermi-Dirac
* Formule importanti per i semiconduttori all'equilibrio
* Concentrazioni di elettroni e di lacune
* Il prodotto pn in equilibrio
* Neutralità della carica spaziale
* Trasporto di elettroni e lacune
* Trascinamento
* Mobilità degli elettroni e delle lacune
* Conduzione nei serniconduttori omogenei; resistività
* Diffusione
* Testi consigliati e bibliografia
* Problemi

• Semiconduttori in condizioni di non-equilibrio
* Iniezione
* Livello di iniezione
* Ritorno all'equilibrio
* Cinetica del processo di ricombinazione
* Ricombinazione banda a banda
* Generazione-ricombinazione tramite centri intermedi
* Tempo di vita a bassi livelli di iniezione
* Ricombinazione superficiale
* Origine dei centri di generazione-ricombinazione
* Impurità
* Danno da irraggiamento
* Stati superficiali
* Testi consigliati e bibliografia
* Problemi


• Giunzioni p-n
* Elettrostatica
* Collegamento tra struttura a bande e quantità elettrostatiche
* Equazione di Poisson
* Regione di carica spaziale per giunzioni a gradino
* Caso di equilibrio
* Polarizzazione inversa e polarizzazione diretta
* Regione di carica spaziale per giunzioni a gradiente lineare
* Regione di carica spaziale per giunzioni diffuse
* Caratteristica capacità-tensione
* Caratteristica corrente-tensione
* Polarizzazione inversa
* Polarizzazione diretta
* Diodi di lunghezza finita (diodi a base corta)
* Rottura della giunzione
* Rottura Zener (effetto tunnel) Rottura a valanga
* Tensioni di rottura di giunzioni p-n
* Transitorio
* Bibliografia
* Problemi

• Transistori a giunzione
* Principi dell'azione transistore
* Correnti in un transistore; guadagno di corrente
* Componenti della corrente
* Guadagno di corrente d-c
* Limitazioni e modifiche della semplice teoria
* Limitazione dovuta al tempo di transito
* Base non uniforme
* Effetto Early
* Effetti di alta corrente
* Resistenza di base
* Limitazioni sulla tensione massima
* Configurazione a base comune
* Configurazione a emettitore comune
* Limitazioni sulla tensione minima
* Limitazione termica
* Testi consigliati e bibliografia
* Problemi

• Transistore a giunzione a effetto di campo
* Principi di funzionamento
* Caratteristiche dei transistori a giunzione a effetto di campo
* Relazione corrente-tensione
* Transconduttanza
* Corrente di perdita del gate
* Modifiche della semplice teoria
* Regioni a canale graduale
* Frequenza di taglio della transconduttanza
* Resistenza source-drain in saturazione
* Effetto della resistenza serie
* Testi consigliati e bibliografia
* Problemi

• Teoria delle superfici dei semiconduttori
* Caratteristiche delle regioni di carica spaziale superficiale-caso di equilibrio
* La struttura ideale MIS (o MOS)
* Caratteristiche capacità-tensione
* Effetti della frequenza
* Conduttanza di canale
* Effetto della differenza delle funzioni lavoro, cariche e stati sulle caratteristiche del MOS
* Differenza delle funzioni lavoro
* Cariche nell'isolante
* Stati superficiali
* Testi consigliati e bibliografia
* Problemi


• Effetti di superficie sulle giunzioni p-n
* Caratteristiche delle regioni di carica spaziale superficiale-caso di non equilibrio
* Diodo controllato con gate
* Processi di generazione-ricombinazione nella regione di carica spaziale superficiale
* Giunzioni indotte dal campo e correnti di canale
* Effetti di superficie sulla tensione di rottura della giunzione
* Bibliografia
* Problemi


• Transistori a effetto di campo superficiale
* Principi di funzionamento
* Caratteristiche dei transistori a effetto di campo superficiale
* Relazione corrente-tensione
* Transconduttanza
* Corrente di perdita del gate
* Modifiche della semplice teoria
* Effetto degli stati superficiali veloci
* Frequenza di taglio della transconduttanza
* Resistenza source-drain in saturazione
* Effetto della resistenza-serie
* Altri tipi di transistori a effetto di campo superficiale
* Testi consigliati e bibliografia
* Problemi
• Proprietà del sistema silicio-biossido di silicio
* Stati superficiali veloci
* Carica spaziale nell'ossido
* Contaminazione ionica
* Carica spaziale provocata da irraggiamento
* Carica degli stati superficiali
* Energie di barriera
* Mobilità superficiale
* Conduzione sulle superfici dell'ossido
* Altri isolanti
* Bibliografia



• Analisi fisica del transistore a giunzioni diffuse
* Modello semplificato
* Ipotesi
* Equazioni nella connessione a base comune
* Equazioni nella connessione ad emettitore comune
* Effetti della non-uniformità di drogaggio
* Efficienza di iniezione dall'emettitore
* Fattore di trasporto
* Tempo di transito nella base
* Effetto dell'alta concentrazione di impurità nell'emettitore
* Effetto della ricombinazione superficiale nella base
* Effetti degli alti livelli di iniezione
* Regione di base
* Regione di collettore
* Effetto della polarizzazione trasversale della base
* Testi consigliati e bibliografia

• Contatti metallo-semiconduttore
* Diagramma a bande del contatto metallo-semiconduttore
* Caratteristica corrente-tensione
* Teoria dell'emissione termoionica
* Teoria della diffusione
* Corrente dovuta ai portatori di minoranza
* Modifiche alla teoria semplificata
* Valori sperimentali del potenziale di barriera sul silicio
* Effetto Schottky
* Caratteristica corrente-tensione
* Contatti metallici su semiconduttori molto drogati - Contatti ohmici
* Accumulo di carica e comportamento transitorio del diodo Schottky
* Proprietà ottiche della barriera Schottky
* Testi cons

Serie: Ingegneria elettrica

Level: Textbooks