Физические основы электроники, Толмачёв В.В., Скрипник Ф.В., 2019

Физические основы электроники, Толмачёв В.В., Скрипник Ф.В., 2019.

   В пособии на элементарном уровне излагаются основы квантовой механики и статистики, необходимые для понимания квантовой теории полупроводников, лежащей в основе твёрдотельной электроники. Также в пособии подробно рассмотрены основные вопросы физики полупроводниковых приборов, в частности диод с рn-переходом и рnр-транзистор.
Пособие предназначено студентам младших курсов технических вузов и университетов, изучающим курсы твёрдотельной электроники, а также всем, интересующимся основами твёрдотельной электроники.




Ньютон и корпускулярная теория света.
После того как в XVII в. были чётко сформулированы корпускулярная (Ньютоном) и волновая (Гуком и Гюйгенсом) теории света, в XVIII в. установилась и прочно укрепилась корпускулярная теория света, создателем которой стали считать (по праву) Ньютона.

Учение о свете до Ньютона развивалось исключительно в форме геометрической оптики, т. е. теории прямолинейно распространяющихся лучей света, изменяющих свои направления согласно законам отражения и преломления на границах сред. Ньютон, как и Декарт до него, использовал корпускулярную теорию света. Он пользовался ею всегда, хотя порою и с существенными оговорками.

Во второй половине XVII в. во времена Ньютона в физике ещё существовала проблема объяснения явления цветности световых лучей, т. е. существования наряду с белым светом света различных цветов. В то время считалась правильной сохранившаяся с античных времён неверная теория цветов Аристотеля, объяснявшая цвета смешением «света» и «темноты» в разных пропорциях.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие к первому изданию.
Предисловие ко второму изданию.
Введение.
Глава 1. Корпускулярно-волновой дуализм фотонов.
1.1. Становление корпускулярных и волновых представлений о природе света.
1.2. Эксперименты по тепловому излучению и по излучению разреженных газов.
1.3. Вывод формулы Планка для равновесного теплового электромагнитного излучения.
Метод суперпозиции и разделения переменных Фурье.
Моды электромагнитного излучения в кубической полости.
Распределение мод по частотам.
Связь и(w) с Е(w).
Применение теоремы о равномерном распределении энергии.
Энергия классического или квантового осциллятора.
Вывод законов Стефана-Больцмана и Вина.
1.4. Квантовая природа света. Фотоэффект и эффект Комптона.
Фотоэффект.
Эффект Комптона.
Дополнение 1 к гл. 1.
Ранние исследования по физической оптике.
Исследования теплового излучения.
Исследования оптического излучения.
Дополнение 2 к гл. 1.
История открытия формулы Планка.
Распределение энергии по степеням свободы.
Исследования теплоёмкости твёрдых тел.
Глава 2. Корпускулярно-волновой дуализм электронов.
2.1. Дебройлевская длина волны.
2.2. Корпускулярные свойства электрона.
Эксперимент Дж. Дж. Томсона с катодно-лучевой трубкой.
Измерение заряда электрона.
Эксперимент Кауфмана.
Спин электрона. Эксперимент Штерна-Герлаха.
2.3. Волновые свойства электрона.
Измерение длины волны света и рентгеновских лучей.
Эксперимент Дэвиссона и Джермера.
Эксперимент Дж. П. Томсона.
2.4. Атомный электрон.
Теория Бора атома водорода.
Дополнение к гл. 2.
Исследования электрического газового разряда.
Глава 3. Физика корпускулярно-волнового дуализма.
3.1. Квантовая механика.
3.2. Соотношение неопределенностей.
3.3. Копенгагенская интерпретация квантовой механики.
Глава 4. Модельные одномерные квантово-механические задачи.
4.1. Задача об одномерном свободном движении частицы.
4.2. Задача об одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечными стенками.
Условие Борна-Кармана.
4.3. Задача об одномерном прямоугольном потенциальном барьере.
4.4. Задача о двойной одномерной прямоугольной потенциальной яме.
Дополнение 1 к гл. 4.
Дельта-функция Дирака.
Дополнение 2 к гл. 4.
Операторы физических величин.
Проблема на собственные значения и собственные функции.
Физический смысл собственных значений и собственных функций оператора физической величины.
Соотношение неопределенностей.
Глава 5. Распределение Ферми-Дирака.
5.1. Вывод распределения Ферми-Дирака по Больцману.
Состояния электрона в кубическом ящике.
Больцмановский способ описания макроскопических состояний.
Применение рассуждения Больцмана к электронному газу Нахождение значений α и β.
5.2. Получение распределения Максвелла из распределения Ферми-Дирака.
Дополнение 1 к гл. 5.
Метод неопределённых множителей Лагранжа.
Дополнение 2 к гл. 5.
Вывод формулы Планка по Больцману.
Математическое описание неравновесных состояний газа.
Применение рассуждения Больцмана к фотонному газу.
Нахождение значения множителя β.
Дополнение 3 к гл. 5.
Вывод формулы Больцмана о связи энтропии с вероятностью состояния.
Неравновесные состояния газа.
Неравновесные состояния, однородные по плотности.
Отыскание равновесного состояния.
Распределение Максвелла.
Неравновесные состояния, однородные по температуре.
Отыскание равновесного состояния.
Формула Больцмана.
Глава 6. Основы квантовой теории металлов.
6.1. Модель свободных электронов.
6.2. Вычисление функции μ(Т) при малых температурах Т.
6.3. Теплоёмкость системы свободных электронов проводимости при малых температурах.
6.4. Термоэлектронная эмиссия.
Формула Ричардсона Дэшмана.
Теория Шоттки.
6.5. Контакт двух металлов.
Дополнение 1 к гл. 6. Вычисления μ(Т).
Дополнение 2 к гл. 6. Вычисление U/V.
Глава 7. Модель Кронига-Пенни.
A. МОДЕЛЬ КРОНИГА-ПЕННИ БЕЗ ВНЕШНЕГО ПОЛЯ.
7.1. Решение уравнения Шредингера модели Кронига-Пенни.
Исходная задача.
Изменённая задача.
Оператор трансляции.
Теорема Блоха.
7.2. Вывод трансцендентного уравнения модели Кронига-Пенни.
7.3. Исследование энергетического спектра в пределе бесконечно сильной связи.
7.4. Исследование энергетического спектра в пределе нулевой связи.
Исследование трансцендентного уравнения для различных значений константы распространения.
Исследование трансцендентного уравнения для различных значений проекции волнового вектора.
Зоны Бриллюэна.
7.5. Приближённое отыскание энергетического спектра в случае сильной связи.
Б. МОДЕЛЬ КРОНИГА-ПЕННИ С МНОГИМИ ЭЛЕКТРОНАМИ.
7.6. Модель Кронига-Пенни с многими электронами.
B. МОДЕЛЬ КРОНИГА-ПЕННИ ВО ВНЕШНЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ.
7.7. Модель Кронига-Пенни при наличии внешнего электрического поля.
Строгий вывод формулы для групповой скорости электрона.
Движение электрона во внешнем поле.
Эффективная масса электрона.
Голые и одетые электроны.
Движение дырки во внешнем поле.
Дополнение 1 к гл. 7.
Оператор Гамильтона в пространстве периодических.
функций.
Дополнение 2 к гл. 7.
Решение уравнения Шредингера в случае слабой связи.
Построение решений при V0 = 0.
Построение решений при малом V0 = 0.
Глава 8. Теория электропроводности полупроводников.
A. КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ И ДЫРОК В ПОЛУПРОВОДНИКАХ.
8.1. Одноэлектронные состояния системы свободных электронов.
Задача об электроне в трёхмерном кубическом ящике.
8.2. Экспериментальное доказательство существования дырок.
Эксперимент Хайнеса и Шокли.
Эффект Холла.
8.3. Равновесные концентрации электронов и дырок в чистом полупроводнике.
Закон действующих масс.
Химический потенциал.
8.4. Равновесные концентрации электронов и дырок в примесных.
полупроводниках.
Примесные полупроводники.
Энергии ионизации и электронного сродства атомов примеси.
Концентрация электронов в донорном полупроводнике.
Концентрации дырок в акцепторном полупроводнике.
Б. СИСТЕМА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ ЛОКАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ.
8.5. Система уравнений локальных балансов.
Дрейф носителей электрического тока.
Диффузия носителей тока.
Генерация и рекомбинация носителей тока.
Уравнения локальных балансов электронов и дырок.
8.6. Примеры решения системы уравнений балансов электронов и дырок.
B. ТЕОРИЯ РN-ПЕРЕХОДА И РNР-ТРАНЗИСТОРА.
8.7. Теория рn-перехода.
Контактная разность потенциалов.
Качественное объяснение контактной разности потенциалов.
Теория Шокли равновесного рn-перехода.
Вольт-амперная характеристика.
Основные законы рn-перехода.
Формула Шокли.
Качественное объяснение выпрямляющего действия рn-перехода.
Зависимость границ а и b обеднённого слоя от приложенного напряжения Va.
Электрическая ёмкость рn-перехода.
8.8. Транзистор с рnр-переходом.
Дополнение 1 к гл. 8.
Графическое изображение искривленных зон рn-перехода.
Дополнение 2 к гл. 8.
Контакт полупроводник-металл.
Теория Шоттки.
Теория Бардина.
Контакт металл-диэлектрик-полупроводник.
Полевой транзистор.
Дополнение 3 к гл. 8.
Полупроводниковые приборы.
Туннельный диод.
Диод Зинера и лавинный диод.
Фоторезистор.
Фотодиод.
Светодиод и лазерный диод.
Солнечные батареи.
Дополнение 4 к гл. 8.
Фазовое и химическое равновесия.
Открытые и закрытые термодинамические системы.
Принципы минимумов потенциалов.
Использование принципа минимума.
Дополнение 5 к гл. 8.
Электрохимическое равновесие.
Гальванический элемент.
Условие электрохимического равновесия.
Химические потенциалы.
Закон разбавления Оствальда и формула Нернста.
Рекомендуемая литература.
Предметный указатель.
Именной указатель.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Физические основы электроники, Толмачёв В.В., Скрипник Ф.В., 2019 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу, если она есть в продаже, и похожие книги по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить книги


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по электронике :: электроника :: электротехника :: Толмачёв :: Скрипник :: теория Шоттки