半導體器件原理簡明教程（第二版）

目錄
第1章　半導體物理基礎　1
1.1　晶體結構　1
1.2　能帶結構　6
1.3　半導體中載流子的統(tǒng)計分布　9
1.4　載流子的漂移運動　16
1.5　載流子的擴散運動　21
1.6　非平衡載流子　24
1.7　半導體基本方程　32
習題　33
第2章　pn結　36
2.1　pn結的形成及其單向導電性　36
2.2　pn結空間電荷區(qū)基本特性　38
2.2.1　平衡pn結的能帶結構和載流子分布　38
2.2.2　非平衡pn結的能帶結構和載流子分布　40
2.2.3　pn結的電場和電勢分布　44
2.3　pn結的直流特性　47
2.3.1　非平衡pn結擴散區(qū)的載流子分布和擴散電流　47
2.3.2　pn結的勢壘復合電流和產(chǎn)生電流　48
2.3.3　正偏pn結的大注入效應　50
2.4　pn結的耗盡層電容　52
2.5　pn結的小信號交流特性　53
2.5.1　pn結的擴散電容　53
2.5.2　pn結的交流參數(shù)和等效電路　56
2.6　pn結的開關特性　56
2.7　pn結的擊穿　58
2.7.1　擊穿機理概述　58
2.7.2　雪崩擊穿條件　60
2.7.3　雪崩擊穿電壓的計算　62
習題　64
第3章　雙極型晶體管　66
3.1　雙極型晶體管的基本結構　66
3.2　雙極型晶體管內載流子的輸運過程　67
3.3　雙極型晶體管的電流放大系數(shù)　70
3.3.1　均勻基區(qū)晶體管的電流增益因子的簡化推導　70
3.3.2　均勻基區(qū)晶體管電流增益因子的數(shù)學推導　72
3.3.3　緩變基區(qū)晶體管的電流放大系數(shù)　77
3.3.4　發(fā)射區(qū)重摻雜條件下的禁帶變窄效應　80
3.3.5　大注入效應　81
3.4　晶體管的直流特性　84
3.4.1　晶體管的電流電壓方程　84
3.4.2　晶體管的擊穿電壓　88
3.4.3　縱向基區(qū)擴展效應　92
3.4.4　發(fā)射極電流集邊效應　94
3.4.5　晶體管的安全工作區(qū)　97
3.5　雙極型晶體管的頻率特性98
3.5.1　雙極型晶體管頻率特性概述　98
3.5.2　延遲時間的計算　99
3.5.3　晶體管的電流放大系數(shù)的頻率特性　100
3.5.4　晶體管的高頻等效電路和*高振蕩頻率　102
3.6　雙極型晶體管的開關特性　106
3.6.1　晶體管工作區(qū)域的劃分及其飽和工作狀態(tài)　106
3.6.2　晶體管的開關過程　108
習題　112
第4章　場效應晶體管　116
4.1　結型場效應晶體管　116
4.1.1　結型場效應晶體管的工作原理　116
4.1.2　JFET的電流-電壓方程　117
4.1.3　JFET的直流參數(shù)和頻率參數(shù)　121
4.1.4　JFET的短溝道效應　126
4.2　絕緣柵場效應晶體管　127
4.2.1　半導體表面的特性和理想MOS結構　127
4.2.2　MOSFET結構及其工作原理　135
4.2.3　MOSFET的閾值電壓　138
4.2.4　MOSFET的電流電壓關系　143
4.2.5　MOSFET的亞閾區(qū)導電　148
4.2.6　MOSFET的擊穿電壓　150
4.2.7　MOSFET的高頻等效電路和頻率特性　154
4.2.8　MOSFET的短溝道效應　157
4.2.9　MOSFET閾值電壓的調整　163
4.2.10　MOSFET的縮比理論　168
4.2.11　熱電子效應和輻射效應　169
習題　171
第5章　金屬-半導體接觸和異質結　174
5.1　金屬-半導體接觸　174
5.1.1　理想金屬-半導體接觸　174
5.1.2　非理想效應　177
5.1.3　金屬-半導體接觸的電流電壓關系　179
5.1.4　歐姆接觸的實現(xiàn)方法　182
5.2　異質結　182
5.2.1　異質結半導體材料能帶結構的對應關系　183
5.2.2　異質結的能帶圖的畫法　183
5.2.3　異質結的基本特性　185
5.2.4　同型異質結　188
5.3　應變異質結　190
習題　195
第6章　半導體光電子器件　197
6.1　半導體的光吸收和光發(fā)射　197
6.1.1　光的基本性質　197
6.1.2　光在半導體中的吸收　198
6.1.3　半導體的光發(fā)射　200
6.2　太陽能電池　202
6.3　光探測器件　205
6.4　發(fā)光二極管　207
6.4.1　發(fā)光二極管基礎　207
6.4.2　能帶工程　209
6.5　半導體激光器件　212
6.5.1　半導體激光器件基礎　212
6.5.2　量子阱激光器　217
6.5.3　垂直腔面發(fā)射激光器　222
習題　224
第7章　其他半導體器件　226
7.1　信息存儲器件　226
7.1.1　MOS電容器的動態(tài)特性　226
7.1.2　隨機存取存儲器　227
7.1.3　閃爍存儲器　229
7.1.4　CCD器件　231
7.2　負阻器件　234
7.2.1　隧道二極管　235
7.2.2　IMPATT器件　241
7.2.3　Gunn二極管　243
7.2.4　三端負阻器件　247
7.3　功率器件　250
7.3.1　晶閘管　250
7.3.2　VDMOS和LDMOS　255
7.3.3　絕緣柵控雙極型晶體管　259
習題　261
附錄A　物理常數(shù)表　263
附錄B　晶體結構和晶格常數(shù)（A）　264
附錄C　重要半導體的基本性質　265
附錄D　硅、砷化鎵和鍺的重要性質　266
附錄E　二氧化硅和氮化硅的性質　267
附錄F　硅中的雜質能級　268
附錄G　砷化鎵中的雜質能級　269
參考文獻　270