半導(dǎo)體器件原理簡明教程（第二版）

目錄
第1章　半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)　1
1.1　晶體結(jié)構(gòu)　1
1.2　能帶結(jié)構(gòu)　6
1.3　半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布　9
1.4　載流子的漂移運(yùn)動(dòng)　16
1.5　載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)　21
1.6　非平衡載流子　24
1.7　半導(dǎo)體基本方程　32
習(xí)題　33
第2章　pn結(jié)　36
2.1　pn結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦浴?6
2.2　pn結(jié)空間電荷區(qū)基本特性　38
2.2.1　平衡pn結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)和載流子分布　38
2.2.2　非平衡pn結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)和載流子分布　40
2.2.3　pn結(jié)的電場和電勢(shì)分布　44
2.3　pn結(jié)的直流特性　47
2.3.1　非平衡pn結(jié)擴(kuò)散區(qū)的載流子分布和擴(kuò)散電流　47
2.3.2　pn結(jié)的勢(shì)壘復(fù)合電流和產(chǎn)生電流　48
2.3.3　正偏pn結(jié)的大注入效應(yīng)　50
2.4　pn結(jié)的耗盡層電容　52
2.5　pn結(jié)的小信號(hào)交流特性　53
2.5.1　pn結(jié)的擴(kuò)散電容　53
2.5.2　pn結(jié)的交流參數(shù)和等效電路　56
2.6　pn結(jié)的開關(guān)特性　56
2.7　pn結(jié)的擊穿　58
2.7.1　擊穿機(jī)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(jì)算　62
習(xí)題　64
第3章　雙極型晶體管　66
3.1　雙極型晶體管的基本結(jié)構(gòu)　66
3.2　雙極型晶體管內(nèi)載流子的輸運(yùn)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(dǎo)　70
3.3.2　均勻基區(qū)晶體管電流增益因子的數(shù)學(xué)推導(dǎo)　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?fù)诫s條件下的禁帶變窄效應(yīng)　80
3.3.5　大注入效應(yīng)　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(kuò)展效應(yīng)　92
3.4.4　發(fā)射極電流集邊效應(yīng)　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(shí)間的計(jì)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(guān)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(guān)過程　108
習(xí)題　112
第4章　場效應(yīng)晶體管　116
4.1　結(jié)型場效應(yīng)晶體管　116
4.1.1　結(jié)型場效應(yīng)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(yīng)　126
4.2　絕緣柵場效應(yīng)晶體管　127
4.2.1　半導(dǎo)體表面的特性和理想MOS結(jié)構(gòu)　127
4.2.2　MOSFET結(jié)構(gòu)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(guān)系　143
4.2.5　MOSFET的亞閾區(qū)導(dǎo)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(yīng)　157
4.2.9　MOSFET閾值電壓的調(diào)整　163
4.2.10　MOSFET的縮比理論　168
4.2.11　熱電子效應(yīng)和輻射效應(yīng)　169
習(xí)題　171
第5章　金屬-半導(dǎo)體接觸和異質(zhì)結(jié)　174
5.1　金屬-半導(dǎo)體接觸　174
5.1.1　理想金屬-半導(dǎo)體接觸　174
5.1.2　非理想效應(yīng)　177
5.1.3　金屬-半導(dǎo)體接觸的電流電壓關(guān)系　179
5.1.4　歐姆接觸的實(shí)現(xiàn)方法　182
5.2　異質(zhì)結(jié)　182
5.2.1　異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料能帶結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系　183
5.2.2　異質(zhì)結(jié)的能帶圖的畫法　183
5.2.3　異質(zhì)結(jié)的基本特性　185
5.2.4　同型異質(zhì)結(jié)　188
5.3　應(yīng)變異質(zhì)結(jié)　190
習(xí)題　195
第6章　半導(dǎo)體光電子器件　197
6.1　半導(dǎo)體的光吸收和光發(fā)射　197
6.1.1　光的基本性質(zhì)　197
6.1.2　光在半導(dǎo)體中的吸收　198
6.1.3　半導(dǎo)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(chǔ)　207
6.4.2　能帶工程　209
6.5　半導(dǎo)體激光器件　212
6.5.1　半導(dǎo)體激光器件基礎(chǔ)　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(xí)題　224
第7章　其他半導(dǎo)體器件　226
7.1　信息存儲(chǔ)器件　226
7.1.1　MOS電容器的動(dòng)態(tài)特性　226
7.1.2　隨機(jī)存取存儲(chǔ)器　227
7.1.3　閃爍存儲(chǔ)器　229
7.1.4　CCD器件　231
7.2　負(fù)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(fù)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(xí)題　261
附錄A　物理常數(shù)表　263
附錄B　晶體結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)（A）　264
附錄C　重要半導(dǎo)體的基本性質(zhì)　265
附錄D　硅、砷化鎵和鍺的重要性質(zhì)　266
附錄E　二氧化硅和氮化硅的性質(zhì)　267
附錄F　硅中的雜質(zhì)能級(jí)　268
附錄G　砷化鎵中的雜質(zhì)能級(jí)　269
參考文獻(xiàn)　270