3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Neumann Péter Lajos,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Zólomy Imre	Professor emeritus	BME EET
Kerecsenné Dr. Rencz Márta	Egyetemi tanár	BME EET
Dr. Neumann Péter	Egyetemi adjunktus	BME EET

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektronika, mikroelektronika, szilárdtest fizika, félvezetők.

6. Előtanulmányi rend

Ajánlott:

Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:

7. A tantárgy célkitűzése

Áttekintés a félvezető anyagok és eszközök fizikájáról, a félvezetőkkel kapcsolatos korábbi tudás elmélyítése. Az itt nyert tudásanyag megalapozza a félvezető eszközökkel kapcsolatos más Ph.D. tárgyak megértését és elsajátítását. Különösen segíti a rendkívüli kisméretű, valamint a nanoelektronikai és nanomechanikai eszközök, továbbá az érzékelők működésének megértését.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. Elektron szilárdtestekben. Állapotsűrűség, betöltöttség. Alapvető rácsstruktúrák. Reciprokrács. Felületek és határfelületek. Szóródási mechanizmusok. Elektronok a periódikus potenciáltérben.

2. Félvezető sávstruktúrák. Heteroátmenetek, kvantum gödrök és szuperrácsok sávstruktúrája. Sávstruktúra változása mechanikai feszültség hatására.

3. Félvezetők adalékolása, erősen adalékolt félvezetők. Rácsrezgések, fononok, fonon statisztika, fononok a heteroátmenetekben. Transzport jelenségek, Boltzmann egyenlet. Szóródások kristályhibákon, adalékatomokon és töltéshordozókon.

4. Sebesség-térerő összefüggések, töltéshordozó transzport. Ballisztikus transzport igen kis méretek esetén. A túllövés jelensége. Transzportjelenségek heteroátmenetekben, kvantumstruktúrákban és szuperrácsokban. Generáció, direkt és indirekt rekombináció. Alagúthatás, alagútáram. Félvezetők és fotonok kölcsönhatása. Sávon belüli és sávok közötti átmenetek. Félvezetők mágneses térben. Rácshibák félvezetőkben. Termikus jelenségek félvezetőkben.

5. A pn átmenet. Sávdiagram. Kiürített réteg és kapacitása különböző adalékprofilok esetén. Áram-feszültség karakterisztika. Nyitóirányú másodlagos effektusok. Rekombinációs áram a kiürített rétegben. Soros ellenállás és modulációja. Nagyszintű injekció. Árambefűződés. Idealitási tényező. Záróirányú másodlagos effektusok. Generációs áram a kiürített rétegben. Lavinaletörés, a letörési feszültséget meghatározó tényezők. Görbület hatása a letörési feszültségre.

6. Termikus ellenállás, termikus megfutás. Kisjelű helyettesitőkép, a kisjelű admittancia frekvenciafüggése. Pn ámenet kapcsolóóüzeme. Kapcsolási idők és az azokat befolyásoló tényezők.

7. Különleges dióda sturuktúrák. A PIN dióda. Felépítés, nyitó és záróirányú viselkedés, letörési feszültség. Kisjelű admittancia, határfrekvencia. Fém-félvezető átmenet. Schotttky dióda. Felépítés, áramok a diódában, tulajdonságok. Ohmos fém-félvezető átmenetek. N-n típusú heteroátmenet mint gyors kapcsoló. Bulk-barrier dióda.

8. A bipoláris tranzisztor. Felépítés, alapvető működés, karakterisztikák. Az áramerősítési tényező munkapontfüggése, rekombinációs áram, nagyszintű injekció hatása. Áramkiszorítás jelensége, konstrukciók csökkentésére. Letörési feszültségek, átszúrás. Tranzisztorok struktúrájának optimalizálása.

9. Kisjelű viselkedés és helyettesítőképek. Határfrekvenciák és függésük az eszközstruktúrától. A határfrekvenciák növelésének konstrukciós lehetőségei. A tranzisztor kapcsolóüzemű viselkedése, kapcsolási idők számítása.

10. A heteroátmenetes bipoláris tranzisztor (HBT). Az emitter-bázis heteroátmenet hatása az emitterhatásfokra, optimalizálási lehetőségek a határfrekvencia növelésére. A HBT-k fajtái. Vegyületfélvezetős, SiGe HBT, poliszilicium emitteres tranzisztor.

11. Tirisztorok. Felépítés, működés, karakterisztika, jellemzők. Az erősítési tényező áramfüggése és hatása a karakterisztikára. dU/dt és dI/dt problémája. Tranziens viselkedés.

12. A MOS struktúra. Akkumuláció, kiürülés, inverzió, mélykiürülés. Felületti térerő és potenciál összzefüggése. Küszöbfeszültség. A MOS kapacitás munkapont és frekvenciafüggése. Kapacitástranziens. A MOS FET felépítése, működése. Az áram-feszzültség karakterisztika és tartományai. A szubsztrátelőfeszítés hatása. A helyfüggő küszöbfeszültség. Kisjelű viselkedés, nagyfrekvenciás tulajdonságok, kapacitások és a futási idő hatása, határfrekvenciák. Kapcsolóüzemű viselkedés.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadás

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban: 1 nagyzárthelyi elégséges szintre való megírása.

b. vizsgaidőszakban: a vizsga írásbeli.

c. Elővizsga: van

11. Pótlási lehetőségek

Az utolsó oktatási héten pótzh írását biztosítjuk, pót-pót ZH főszabály szerint nincs.

12. Konzultációs lehetőségek

Bejelentkezés alapján, folyamatosan.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

C. Kittel: Bevezetés a szilárdtestfizikába. Műszaki Könyvkiadó, 1981

Van der Ziel: Szilárdtest elektronika. Műszaki Könyvkiadó, 1982

S.M. Sze:Physics of Semiconductor Devices. Wiley&Sons, 1981

J. Singh: Physics of Semiconductors and their Heterostructures. Mc Graw-Hill, Inc 1993

ISBN 0-07-057607-6

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Készülés előadásokra	28
Készülés gyakorlatokra	0
Készülés laborra	0
Készülés zárthelyire	18
Házi feladat elkészítése	0
Önálló tananyag-feldolgozás	0
Vizsgafelkészülés	48
Összesen	150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Rencz Márta	Egyetemi tanár	BME EET
Dr. Zólomy Imre	Egyetemi tanár	BME EET