《半导体器件物理基础》

目录1

第一篇 半导体物理基础1

第一章 半导体中的电子状态1

§1-1原子中电子状态的描述2

§1-2半导体的晶体结构6

§1-3半导体能带的形成8

1-3-1半导体中电子的运动及其能量状态8

1-3-2金属、半导体和绝缘体11

§1-4本征半导体和杂质半导体14

1-4-1本征半导体的导电机构14

1-4-2杂质半导体17

1-4-3杂质补偿20

§1-5载流子的统计分布22

1-5-1半导体中电子按能量的分布23

1-5-2本征半导体中的费米能级和载流子浓度26

1-5-3杂质半导体中的费米能级和载流子浓度29

1-5-4关于费米能级的小结32

复习思考题34

第二章 载流子的漂移、复合和扩散36

§2-1半导体中载流子的迁移率36

2-1-1载流子的迁移率36

2-1-2载流子的漂移速度和载流子的散射39

§2-2电导的分析42

2-2-1欧姆定律的微分形式42

2-2-2半导体的电阻率44

2-2-3半导体的电导率与温度的关系45

2-2-4强电场下的电导现象47

§2-3非平衡载流子及其复合49

2-3-1非平衡载流子的注入和准费米能级49

2-3-2非平衡载流子的复合51

§2-4非平衡载流子的扩散56

2-4-1非平衡载流子的扩散57

2-4-2非平衡状态时半导体的电中性问题60

2-4-3载流子扩散方程61

复习思考题65

第二篇 结型半导体器件66

第三章 PN结和半导体二极管66

§3-1平衡PN结66

3-1-1PN结空间电荷区的形成66

3-1-2能带图68

3-1-3内建电势差VD70

§3-2势垒区内电荷、电场和电势的分布71

§3-3PN结电流-电压特性75

3-3-1外加正向电压76

3-3-2外加反向电压80

3-3-3PN结伏安特性83

3-3-4正向PN结电流成分的分析90

§3-4PN结电容92

3-4-1PN结电容的物理本质92

3-4-2势垒电容和扩散电容93

§3-5PN结的击穿96

3-5-1雪崩击穿97

3-5-2齐纳击穿98

§3-6PN结的温度特性99

§3-7半导体二极管101

3-7-1半导体二极管的小信号等效电路101

3-7-2半导体二极管的电路符号、分类105

复习思考题106

第四章 半导体三极管107

§4-1概述107

§4-2三极管的放大作用108

4-2-1基区宽度W很薄是三极管具有放大作用的内部条件110

4-2-2共基极直流电流放大系数？111

4-2-3共发射极直流电流放大系数？115

§4-3半导体三极管的工作状态及其？的定量分析116

4-3-1三极管的工作状态116

4-3-2能带图和载流子浓度分布图117

4-3-3定量分析共基极直流电流放大系数？119

4-3-4用基区少子浓度分布曲线统观三个端电流、两个结电压123

§4-4三极管端电流数学模型——Ebers-Moll模型126

§4-5三极管伏安特性曲线及其物理解释130

4-5-1共基极伏安特性曲线131

4-5-2共发射极伏安特性曲线135

§4-6三极管的参数143

4-6-1反向电流143

4-6-2极限参数146

4-6-3三极管的温度特性149

§4-7小信号等效电路150

4-7-1共发射极混合Ⅱ型等效电路150

4-7-2小信号等效电路中的各参数152

4-7-3三极管的频率响应157

§4-8三极管的电流放大系数和特征频率与集电极电流的关系161

4-8-1？随Ic的变化161

4-8-2fT随Ic的变化170

复习思考题171

第五章 结型场效应晶体管173

§5-1结型场效应晶体管的结构和工作原理173

§5-2结型场效应晶体管的特性曲线176

§5-3导致场效应晶体管电流饱和的机理181

§5-4结型场效应晶体管的电参数184

复习思考题187

第三篇 表面效应和表面控制器件188

第六章 半导体表面188

§6-1表面空间电荷区的特性188

§6-2MIS结构的电容－电压特性198

6-2-1MIS电容198

6-2-2NIS电容与栅压和频率的依赖关系200

6-2-3绝缘层中电荷和金属－半导体功函数差对平带电压的影响204

复习思考题207

§7-1MOS场效应晶体管结构和工作原理208

7-1-1MOS场效应晶体管的结构208

第七章 MOS场效应晶体管208

7-1-2MOS场效应晶体管的工作原理209

7-1-3实际MOS场效应晶体管的四种类型210

§7-2MOS场效应晶体管的特性曲线212

7-2-1输出特性曲线和转移特性曲线213

7-2-2四种类型MOS场效应晶体管的特性曲线218

§7-3MOS场效应晶体管的参数221

7-3-1MOS场效应晶体管的直流参数221

7-3-2MOS场效应晶体管的低频小信号参数及等效电路223

7-3-3MOS场效应晶体管的高频特性225

复习思考题227

第八章 电荷耦合器件229

§8-1CCD的工作原理229

8-1-1单个MOS场效应晶体管的深耗尽状态和少子贮存作用229

8-1-2三相CCD的传输原理232

§8-2CCD的基本参数235

§8-3CCD的应用237

附1-1-1变容二极管及其基本特性239

附录1-1变容二极管239

附录239

附录1 几种特种器件的简介239

附1-1-2变容二极管的主要参数241

附录1-2肖特基势垒二极管243

附1-2-1肖特基势垒243

附1-2-2伏安特性244

附1-2-3等效电路249

附录1-3隧道二极管249

附1-3-1隧道二极管249

附1-3-2P+N+结的隧道效应251

附1-3-3隧道二极管的工作原理253

附录2 半导体工艺257

附录2-1几种重要的工艺257

附录2-2两种典型半导体器件的工艺流程258

附录2-3集成电路中的隔离263

主要参考文献267