半導體器件物理

目錄
第1章半導體物理基礎(1)
1.1半導體材料(1)
1.1.1半導體材料的原子構成(1)
1.1.2半導體材料的晶體結構(2)
1.2半導體中的電子(3)
1.2.1量子力學簡介(4)
1.2.2半導體中電子的特性與能帶(8)
1.2.3載流子(11)
1.3載流子的濃度(14)
1.3.1電子的統(tǒng)計分布規(guī)律(14)
1.3.2載流子濃度與費米能級的關系(16)
1.3.3本征半導體與雜質半導體(16)
1.3.4非平衡載流子(22)
1.3.5準費米能級(24)
1.4載流子的輸運(25)
1.4.1載流子的散射(25)
1.4.2載流子的漂移運動與遷移率(25)
1.4.3漂移電流與電導率(28)
1.4.4擴散運動與擴散系數(shù)(29)
1.4.5電流密度方程與愛因斯坦關系式(30)
1.5連續(xù)性方程與擴散方程(31)
1.5.1連續(xù)性方程(31)
1.5.2擴散方程(32)
1.6泊松方程(33)
思考題1(34)
習題1(34)
第2章PN結(36)
2.1PN結的結構及其雜質分布(36)
2.1.1突變結(36)
2.1.2緩變結(37)
2.2平衡PN結(38)
2.2.1空間電荷區(qū)的形成(38)
2.2.2能帶與接觸電勢差(39)
2.2.3載流子濃度分布(41)
2.2.4空間電荷區(qū)中的電場(42)
2.3理想PN結的伏安特性(45)
2.3.1正向特性(45)
2.3.2反向特性(48)
2.3.3理想PN結的伏安特性(51)
2.4實際PN結的特性(54)
2.4.1空間電荷區(qū)的復合電流(54)
2.4.2空間電荷區(qū)的產(chǎn)生電流(57)
2.4.3表面漏電流與表面復合、產(chǎn)生電流(58)
2.4.4大注入效應(59)
2.4.5PN結的溫度特性(62)
2.5PN結的擊穿(63)
2.5.1雪崩擊穿(63)
2.5.2隧道擊穿(66)
2.5.3熱擊穿(67)
2.5.4影響擊穿電壓的因素(68)
2.6PN結的小信號特性(70)
2.6.1交流小信號電導(70)
2.6.2勢壘電容(71)
2.6.3擴散電容(73)
思考題2(74)
習題2(75)
第3章PN結二極管(76)
3.1變?nèi)荻O管(76)
3.1.1PN結電容電壓特性(76)
3.1.2變?nèi)荻O管結構和工藝(79)
3.1.3變?nèi)荻O管主要參數(shù)(80)
3.2隧道二極管(81)
3.2.1隧道二極管的工作原理(81)
3.2.2隧道電流和過量電流(83)
3.2.3等效電路及特性(84)
3.3雪崩二極管(85)
3.3.1崩越二極管(85)
3.3.2俘越二極管(88)
3.4PN結太陽能電池(89)
3.4.1光生伏 應(89)
3.4.2PN結太陽能電池基本特性(90)
3.5發(fā)光二極管(92)
3.6激光二極管(94)
3.6.1粒子數(shù)的反轉分布(95)
3.6.2光反饋和激光振蕩(96)
思考題3(97)
習題3(98)
第4章雙極晶體管(99)
4.1雙極晶體管的結構(99)
4.1.1晶體管的基本結構(99)
4.1.2晶體管的結構特點(101)
4.2雙極晶體管的放大作用(103)
4.2.1直流電流放大系數(shù)和晶體管內(nèi)載流子的傳輸(103)
4.2.2共基極與共射極直流電流放大系數(shù)(105)
4.3雙極晶體管電流增益(106)
4.3.1均勻基區(qū)晶體管直流電流增益(107)
4.3.2緩變基區(qū)晶體管直流電流增益(113)
4.3.3影響電流增益的因素(117)
4.4反向直流參數(shù)與基極電阻(121)
4.4.1BJT反向截止電流(121)
4.4.2BJT反向擊穿電壓(122)
4.4.3BJT基極電阻(125)
4.5雙極晶體管直流伏安特性(128)
4.5.1均勻基區(qū)晶體管直流伏安特性(128)
4.5.2雙極晶體管的特性曲線(129)
4.6雙極晶體管頻率特性(132)
4.6.1交流小信號電流傳輸(132)
4.6.2交流小信號傳輸延遲時間(135)
4.6.3交流小信號電流增益(137)
4.6.4雙極晶體管頻率特性參數(shù)(139)
4.7雙極晶體管的開關特性(142)
4.7.1雙極晶體管的開關原理(142)
4.7.2晶體管的開關過程和開關時間(144)
4.8等效電路模型(150)
4.8.1EbersMoll模型(150)
4.8.2GummelPoon模型(152)
4.9雙極晶體管大電流特性(155)
4.9.1大注入效應(156)
4.9.2有效基區(qū)擴展效應(159)
4.9.3發(fā)射極電流集邊效應(161)
4.9.4 集電極電流(162)
思考題4(163)
習題4(164)
第5章結型場效應晶體管(166)
5.1JFET結構與工作原理(166)
5.1.1基本結構(166)
5.1.2工作原理(167)
5.2MESFET結構與工作原理(170)
5.2.1金半接觸基本理論(170)
5.2.2MESFET基本結構(172)
5.2.3MESFET工作原理(173)
5.3JFET直流特性(174)
5.3.1夾斷電壓和飽和漏源電壓(174)
5.3.2JFET的理想直流特性(176)
5.4直流特性的非理想效應(178)
5.4.1溝道長度調(diào)制效應(178)
5.4.2速度飽和效應(179)
5.4.3亞閾值電流及柵電流(180)
5.5JFET的交流小信號參數(shù)及等效電路(181)
5.5.1低頻交流小信號參數(shù)(181)
5.5.2本征電容(183)
5.5.3交流小信號等效電路(184)
5.5.4頻率限制因素及截止頻率(185)
思考題5(187)
習題5(188)
第6章MOSFET(189)
6.1MOS電容器及其特性(189)
6.1.1理想MOS電容能帶圖(189)
6.1.2表面耗盡層寬度(191)
6.1.3理想MOS電容及CV特性(192)
6.2MOSFET結構及工作原理(194)
6.2.1MOSFET基本結構(194)
6.2.2MOSFET基本類型(195)
6.2.3MOSFET基本工作原理(197)
6.2.4MOSFET特性曲線(198)
6.3MOSFET的閾值電壓(200)
6.3.1閾值電壓的定義(200)
6.3.2理想MOSFET的閾值電壓(201)
6.3.3實際MOSFET的閾值電壓(201)
6.3.4影響閾值電壓的因素(206)
6.4MOSFET的電流電壓特性(212)
6.4.1IV方程(212)
6.4.2影響IV特性的非理想因素(215)
6.4.3亞閾區(qū)特性(220)
6.5MOSFET小信號等效電路和頻率特性(222)
6.5.1交流小信號參數(shù)(222)
6.5.2本征電容(225)
6.5.3交流小信號等效電路(226)
6.5.4MOSFET的頻率特性(227)
6.6MOSFET的小尺寸效應(229)
6.6.1短溝效應——漏源電荷分享模型(229)
6.6.2窄溝效應(232)
6.6.3漏致勢壘降低(DIBL)效應(233)
6.6.4次表面穿通(236)
6.6.5其他一些特殊效應(236)
6.6.6等比例縮小規(guī)則(239)
6.7MOSFET的擊穿特性(241)
6.7.1柵調(diào)制擊穿(241)
6.7.2溝道雪崩擊穿(242)
6.7.3寄生NPN管擊穿(243)
6.7.4漏源穿通效應(245)
6.7.5柵介質擊穿(245)
6.7.6輕摻雜漏結構(246)
思考題6(248)
習題6(249)
第7章新型場效應晶體管(251)
7.1SOIMOSFET(251)
7.1.1SOI襯底的制備(252)
7.1.2PDSOI MOSFET(254)
7.1.3FDSOI MOSFET(256)
7.2FinFET(267)
7.2.1FinFET的結構及分類(267)
7.2.2FinFET的工作原理及優(yōu)勢(269)
7.2.3多柵FinFET制造技術(270)
7.3多柵FinFET器件物理及性能(274)
7.3.1單柵SOI MOSFET(275)
7.3.2雙柵SOI FinFET(276)
7.3.3四柵SOI FinFET(276)
7.3.4修正的特征長度λN(277)
7.3.5多柵FinFET的驅動電流(279)
7.3.6多柵FinFET的角效應(280)
7.3.7SOI和體硅FinFET性能比較(282)
7.4GAA FET(283)
7.4.1GAA FET的結構及原理(284)
7.4.2納米線制造工藝(286)
7.4.3納米線溝道的量子效應(288)
7.4.4GAA FET的IV模型(295)
思考題7(296)
習題7(297)
附錄(298)
附錄ASi、Ge、GaAs和GaP電阻率與雜質濃度關系(298)
附錄BSi、Ge、GaAs中載流子遷移率與雜質濃度關系(299)
附錄CSi、Ge和GaAs的重要性質(T=300 K)(300)
附錄D常用半導體的性質(301)
附錄E常用物理常數(shù)(304)
附錄F 單位制(SI單位)(305)
附錄G單位詞頭(306)
參考文獻(307)