本書為普通高等教育“十一五”“十二五”國家級規(guī)劃教材。本書首先介紹半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)及器件基本方程。在此基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)地介紹PN結(jié)二極管、雙極結(jié)型晶體管(BJT)和絕緣柵型場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、工作特性、SPICE模型，以及一些典型的器件應(yīng)用。本書還介紹了金半接觸二極管，以及主要包括HEMT和HBT在內(nèi)的異質(zhì)結(jié)器件。書中提供大量習(xí)題，便于讀者鞏固和加深對所學(xué)知識的理解。本書適合作為高等學(xué)校電子科學(xué)與技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)、微電子科學(xué)與工程等專業(yè)相關(guān)課程的教材，也可供其他相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生和工程技術(shù)人員閱讀參考。
陳勇，副教授，電子科技大學(xué)微電子學(xué)院，主要從事微電子方面的教學(xué)、科研工作，參加普通高等教育"十一五”國家級規(guī)劃教材的編寫。
第1章半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)及器件基本
方程
11半導(dǎo)體晶格
111基本的晶體結(jié)構(gòu)
112晶向和晶面
113原子價(jià)鍵
12半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)
121原子的能級和晶體的能帶
122半導(dǎo)體中電子的狀態(tài)和能帶
123半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動和
有效質(zhì)量
124導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體
13平衡狀態(tài)下載流子濃度
131費(fèi)米能級和載流子的統(tǒng)計(jì)分布
132本征載流子濃度
133雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度
134簡并半導(dǎo)體的載流子濃度
14非平衡載流子
141非平衡載流子的注入與
復(fù)合過程
142非平衡載流子的壽命
143復(fù)合理論
15載流子的輸運(yùn)現(xiàn)象
151載流子的漂移運(yùn)動及遷移率
152載流子的擴(kuò)散運(yùn)動
153愛因斯坦關(guān)系
16半導(dǎo)體器件基本方程
161泊松方程
162輸運(yùn)方程
163連續(xù)性方程
164方程的積分形式
165基本方程的簡化與應(yīng)用舉例
17半導(dǎo)體器件的計(jì)算機(jī)模擬
171器件模擬內(nèi)容和意義
172器件模擬的方法
18半導(dǎo)體器件發(fā)展歷程與啟示
本章參考文獻(xiàn)
第2章PN結(jié)
21PN結(jié)的平衡狀態(tài)
211空間電荷區(qū)的形成
212內(nèi)建電場、內(nèi)建電勢與
耗盡區(qū)寬度
213能帶圖
214線性緩變結(jié)
215耗盡近似和中性近似的
適用性
22PN結(jié)的直流電流電壓方程
221外加電壓時(shí)載流子的運(yùn)動
情況
222勢壘區(qū)兩旁載流子濃度的
玻爾茲曼分布
223擴(kuò)散電流
224勢壘區(qū)產(chǎn)生復(fù)合電流
225正向?qū)妷?
226電流電壓的溫度特性
227薄基區(qū)二極管
23準(zhǔn)費(fèi)米能級與大注入效應(yīng)
231自由能與費(fèi)米能級
232準(zhǔn)費(fèi)米能級
233大注入效應(yīng)
24PN結(jié)的擊穿
241碰撞電離率和雪崩倍增因子
242雪崩擊穿
243齊納擊穿
244熱擊穿
25PN結(jié)的勢壘電容與變?nèi)?
二極管
251勢壘電容的定義
252突變結(jié)的勢壘電容
253線性緩變結(jié)的勢壘電容
254實(shí)際擴(kuò)散結(jié)的勢壘電容
255變?nèi)荻䴓O管
26PN結(jié)的交流小信號特性與
擴(kuò)散電容
261交流小信號下的擴(kuò)散電流
262交流導(dǎo)納與擴(kuò)散電容
263二極管的交流小信號
等效電路
27PN結(jié)的開關(guān)特性
271PN結(jié)的直流開關(guān)特性
272PN結(jié)的瞬態(tài)開關(guān)特性
273反向恢復(fù)過程
274存儲時(shí)間與下降時(shí)間
28功率FRD
281基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用
282特性表現(xiàn)
283功率FRD的優(yōu)化方法
29SPICE中的二極管模型
本章習(xí)題
本章參考文獻(xiàn)
第3章雙極結(jié)型晶體管
31雙極結(jié)型晶體管基礎(chǔ)
311雙極結(jié)型晶體管的結(jié)構(gòu)
312偏壓與工作狀態(tài)
313少子濃度分布與能帶圖
314晶體管的放大作用
32均勻基區(qū)晶體管的電流
放大系數(shù)
321基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)
322基區(qū)渡越時(shí)間
323發(fā)射結(jié)注入效率
324電流放大系數(shù)
33緩變基區(qū)晶體管的電流
放大系數(shù)
331基區(qū)內(nèi)建電場的形成
332基區(qū)少子電流密度與基區(qū)
少子濃度分布
333基區(qū)渡越時(shí)間與輸運(yùn)系數(shù)
334注入效率與電流放大系數(shù)
335小電流時(shí)放大系數(shù)的下降
336發(fā)射區(qū)重?fù)诫s的影響
337異質(zhì)結(jié)雙極晶體管
34雙極結(jié)型晶體管的直流電流
電壓方程
341集電結(jié)短路時(shí)的電流
342發(fā)射結(jié)短路時(shí)的電流
343晶體管的直流電流電壓
方程
344晶體管的輸出特性
345基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)
35雙極結(jié)型晶體管的反向
特性
351反向截止電流
352共基極接法中的雪崩擊穿
電壓
353共發(fā)射極接法中的雪崩擊穿
電壓
354發(fā)射極與基極間接有外電路時(shí)
的反向電流與擊穿電壓
355發(fā)射結(jié)擊穿電壓
356基區(qū)穿通效應(yīng)
36基極電阻
361方塊電阻
362基極接觸電阻和接觸孔邊緣
到工作基區(qū)邊緣的電阻
363工作基區(qū)的電阻和基極
接觸區(qū)的電阻
37雙極結(jié)型晶體管的功率
特性
371大注入效應(yīng)
372基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)
373發(fā)射結(jié)電流集邊效應(yīng)
374晶體管的熱學(xué)性質(zhì)
375二次擊穿和安全工作區(qū)
38電流放大系數(shù)與頻率的
關(guān)系
381高頻小信號電流在晶體管中
的變化
382基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)與頻率的關(guān)系
383高頻小信號電流放大系數(shù)
384晶體管的特征頻率
385影響高頻電流放大系數(shù)與
特征頻率的其他因素
39高頻小信號電流電壓方程與
等效電路
391小信號的電荷控制模型
392小信號的電荷電壓關(guān)系
393高頻小信號電流電壓方程
394小信號等效電路
310功率增益和最高振蕩頻率
3101高頻功率增益與高頻優(yōu)值
3102最高振蕩頻率
3103高頻晶體管的結(jié)構(gòu)
311雙極結(jié)型晶體管的開關(guān)
特性
3111晶體管的靜態(tài)大信號特性
3112晶體管的直流開關(guān)特性
3113晶體管的瞬態(tài)開關(guān)特性
312肖克萊二極管
3121不同偏壓條件下的肖克萊
二極管
3122肖克萊二極管擊穿機(jī)理分析
313SPICE中的雙極晶體管
模型
3131埃伯斯-莫爾(EM)模型
3132葛謀-潘(GP)模型
本章習(xí)題
本章參考文獻(xiàn)
第4章絕緣柵型場效應(yīng)
晶體管
41MOSFET基礎(chǔ)
42MOS結(jié)構(gòu)與MOSFET的
閾電壓
421MOS結(jié)構(gòu)的閾電壓
422MOSFET的閾電壓
43MOSFET的直流電流電壓
方程
431非飽和區(qū)直流電流電壓
方程
432飽和區(qū)的特性
44MOSFET的亞閾區(qū)導(dǎo)電
45MOSFET的直流參數(shù)與
溫度特性
451MOSFET的直流參數(shù)
452MOSFET的溫度特性
453MOSFET的擊穿電壓
46MOSFET的小信號參數(shù)、高頻
等效電路及頻率特性
461MOSFET的小信號交流參數(shù)
462MOSFET的小信號高頻
等效電路
463最高工作頻率和最高振蕩
頻率
464溝道渡越時(shí)間
47短溝道效應(yīng)
471小尺寸效應(yīng)
472遷移率調(diào)制效應(yīng)
473漏誘生勢壘降低效應(yīng)
474強(qiáng)電場效應(yīng)
475表面勢和閾電壓準(zhǔn)二維分析
48體硅MOSFET的發(fā)展方向
481按比例縮小的MOSFET
482雙擴(kuò)散MOSFET
483深亞微米MOSFET
484應(yīng)變硅MOSFET
485高K柵介質(zhì)及金屬柵電極
MOSFET
49功率垂直型雙擴(kuò)散場效應(yīng)
晶體管
491VDMOS器件
492超結(jié)VDMOS器件
493常規(guī)VDMOS與超結(jié)VDMOS器件
的電流電壓關(guān)系的比較
410SOI MOSFET
4101SOI MOSFET結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
4102SOI MOSFET一維閾電壓
模型
4103SOI MOSFET的電流特性
4104SOI MOSFET的亞閾值斜率
4105短溝道SOI MOSFET的
準(zhǔn)二維分析
411多柵結(jié)構(gòu)MOSFET與
FinFET
4111多柵MOSFET結(jié)構(gòu)
4112多柵結(jié)構(gòu)MOSFET的特征
長度
4113雙柵FinFET的亞閾值
斜率
4114雙柵FinFET的按比例縮小
4115多柵FinFET的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4116圍柵MOSFET
412無結(jié)晶體管
4121無結(jié)晶體管的工作原理
4122無結(jié)晶體管的閾電壓
4123無結(jié)晶體管的直流電流
電壓關(guān)系
4124無結(jié)晶體管的溫度特性
413SPICE中的MOSFET模型
4131MOS1模型
4132MOS2模型
4133MOS3模型
4134電容模型
4135小信號模型
4136串聯(lián)電阻的影響
本章習(xí)題
本章參考文獻(xiàn)
第5章半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)器件
51金屬-半導(dǎo)體接觸
511肖特基勢壘
512表面態(tài)及對勢壘高度的
修正
513金半接觸肖特基結(jié)的
伏安特性
514鏡像力與隧道效應(yīng)的影響
515歐姆接觸與少子注入
516金半接觸肖特基二極管
結(jié)構(gòu)
52半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)
521半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的能帶突變
522半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)伏安特性
53高電子遷移率晶體管(HEMT)
531HEMT的基本結(jié)構(gòu)
532HEMT的工作原理
533異質(zhì)結(jié)界面的二維電子氣
534HEMT的直流特性
535HEMT的高頻模型
536HEMT的高頻小信號
等效電路
537HEMT的頻率特性
54異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)
541HBT的基礎(chǔ)理論
542能帶結(jié)構(gòu)與HBT性能的
關(guān)系
543異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的特性
544Si/Si1-xGex異質(zhì)結(jié)雙極
晶體管
本章習(xí)題
本章參考文獻(xiàn)
附錄A隧穿概率的WKB近似
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