本書為普通高等教育“十一五”“十二五”國家級規(guī)劃教材。本書首先介紹半導體物理基礎及器件基本方程。在此基礎上，全面系統(tǒng)地介紹PN結二極管、雙極結型晶體管(BJT)和絕緣柵型場效應晶體管(MOSFET)的基本結構、基本原理、工作特性、SPICE模型，以及一些典型的器件應用。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)結器件。書中提供大量習題，便于讀者鞏固和加深對所學知識的理解。本書適合作為高等學校電子科學與技術、集成電路設計與集成系統(tǒng)、微電子科學與工程等專業(yè)相關課程的教材，也可供其他相關專業(yè)的本科生、研究生和工程技術人員閱讀參考。
陳勇，副教授，電子科技大學微電子學院，主要從事微電子方面的教學、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章半導體物理基礎及器件基本
方程
11半導體晶格
111基本的晶體結構
112晶向和晶面
113原子價鍵
12半導體中的電子狀態(tài)
121原子的能級和晶體的能帶
122半導體中電子的狀態(tài)和能帶
123半導體中電子的運動和
有效質(zhì)量
124導體、半導體和絕緣體
13平衡狀態(tài)下載流子濃度
131費米能級和載流子的統(tǒng)計分布
132本征載流子濃度
133雜質(zhì)半導體的載流子濃度
134簡并半導體的載流子濃度
14非平衡載流子
141非平衡載流子的注入與
復合過程
142非平衡載流子的壽命
143復合理論
15載流子的輸運現(xiàn)象
151載流子的漂移運動及遷移率
152載流子的擴散運動
153愛因斯坦關系
16半導體器件基本方程
161泊松方程
162輸運方程
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用舉例
17半導體器件的計算機模擬
171器件模擬內(nèi)容和意義
172器件模擬的方法
18半導體器件發(fā)展歷程與啟示
本章參考文獻
第2章PN結
21PN結的平衡狀態(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
215耗盡近似和中性近似的
適用性
22PN結的直流電流電壓方程
221外加電壓時載流子的運動
情況
222勢壘區(qū)兩旁載流子濃度的
玻爾茲曼分布
223擴散電流
224勢壘區(qū)產(chǎn)生復合電流
225正向?qū)妷?
226電流電壓的溫度特性
227薄基區(qū)二極管
23準費米能級與大注入效應
231自由能與費米能級
232準費米能級
233大注入效應
24PN結的擊穿
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結的勢壘電容與變?nèi)?
二極管
251勢壘電容的定義
252突變結的勢壘電容
253線性緩變結的勢壘電容
254實際擴散結的勢壘電容
255變?nèi)荻䴓O管
26PN結的交流小信號特性與
擴散電容
261交流小信號下的擴散電流
262交流導納與擴散電容
263二極管的交流小信號
等效電路
27PN結的開關特性
271PN結的直流開關特性
272PN結的瞬態(tài)開關特性
273反向恢復過程
274存儲時間與下降時間
28功率FRD
281基本結構與應用
282特性表現(xiàn)
283功率FRD的優(yōu)化方法
29SPICE中的二極管模型
本章習題
本章參考文獻
第3章雙極結型晶體管
31雙極結型晶體管基礎
311雙極結型晶體管的結構
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)輸運系數(shù)
322基區(qū)渡越時間
323發(fā)射結注入效率
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)渡越時間與輸運系數(shù)
334注入效率與電流放大系數(shù)
335小電流時放大系數(shù)的下降
336發(fā)射區(qū)重摻雜的影響
337異質(zhì)結雙極晶體管
34雙極結型晶體管的直流電流
電壓方程
341集電結短路時的電流
342發(fā)射結短路時的電流
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
35雙極結型晶體管的反向
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
的反向電流與擊穿電壓
355發(fā)射結擊穿電壓
356基區(qū)穿通效應
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雙極結型晶體管的功率
特性
371大注入效應
372基區(qū)擴展效應
373發(fā)射結電流集邊效應
374晶體管的熱學性質(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
關系
381高頻小信號電流在晶體管中
的變化
382基區(qū)輸運系數(shù)與頻率的關系
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高頻晶體管的結構
311雙極結型晶體管的開關
特性
3111晶體管的靜態(tài)大信號特性
3112晶體管的直流開關特性
3113晶體管的瞬態(tài)開關特性
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
本章習題
本章參考文獻
第4章絕緣柵型場效應
晶體管
41MOSFET基礎
42MOS結構與MOSFET的
閾電壓
421MOS結構的閾電壓
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溝道渡越時間
47短溝道效應
471小尺寸效應
472遷移率調(diào)制效應
473漏誘生勢壘降低效應
474強電場效應
475表面勢和閾電壓準二維分析
48體硅MOSFET的發(fā)展方向
481按比例縮小的MOSFET
482雙擴散MOSFET
483深亞微米MOSFET
484應變硅MOSFET
485高K柵介質(zhì)及金屬柵電極
MOSFET
49功率垂直型雙擴散場效應
晶體管
491VDMOS器件
492超結VDMOS器件
493常規(guī)VDMOS與超結VDMOS器件
的電流電壓關系的比較
410SOI MOSFET
4101SOI MOSFET結構特點
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
準二維分析
411多柵結構MOSFET與
FinFET
4111多柵MOSFET結構
4112多柵結構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的結構設計
4116圍柵MOSFET
412無結晶體管
4121無結晶體管的工作原理
4122無結晶體管的閾電壓
4123無結晶體管的直流電流
電壓關系
4124無結晶體管的溫度特性
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
本章習題
本章參考文獻
第5章半導體異質(zhì)結器件
51金屬-半導體接觸
511肖特基勢壘
512表面態(tài)及對勢壘高度的
修正
513金半接觸肖特基結的
伏安特性
514鏡像力與隧道效應的影響
515歐姆接觸與少子注入
516金半接觸肖特基二極管
結構
52半導體異質(zhì)結
521半導體異質(zhì)結的能帶突變
522半導體異質(zhì)結伏安特性
53高電子遷移率晶體管(HEMT)
531HEMT的基本結構
532HEMT的工作原理
533異質(zhì)結界面的二維電子氣
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)結雙極晶體管(HBT)
541HBT的基礎理論
542能帶結構與HBT性能的
關系
543異質(zhì)結雙極晶體管的特性
544Si/Si1-xGex異質(zhì)結雙極
晶體管
本章習題
本章參考文獻
附錄A隧穿概率的WKB近似
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