半导体器件原理简明教程（第二版）

目录
第1章　半导体物理基础　1
1.1　晶体结构　1
1.2　能带结构　6
1.3　半导体中载流子的统计分布　9
1.4　载流子的漂移运动　16
1.5　载流子的扩散运动　21
1.6　非平衡载流子　24
1.7　半导体基本方程　32
习题　33
第2章　pn结　36
2.1　pn结的形成及其单向导电性　36
2.2　pn结空间电荷区基本特性　38
2.2.1　平衡pn结的能带结构和载流子分布　38
2.2.2　非平衡pn结的能带结构和载流子分布　40
2.2.3　pn结的电场和电势分布　44
2.3　pn结的直流特性　47
2.3.1　非平衡pn结扩散区的载流子分布和扩散电流　47
2.3.2　pn结的势垒复合电流和产生电流　48
2.3.3　正偏pn结的大注入效应　50
2.4　pn结的耗尽层电容　52
2.5　pn结的小信号交流特性　53
2.5.1　pn结的扩散电容　53
2.5.2　pn结的交流参数和等效电路　56
2.6　pn结的开关特性　56
2.7　pn结的击穿　58
2.7.1　击穿机理概述　58
2.7.2　雪崩击穿条件　60
2.7.3　雪崩击穿电压的计算　62
习题　64
第3章　双极型晶体管　66
3.1　双极型晶体管的基本结构　66
3.2　双极型晶体管内载流子的输运过程　67
3.3　双极型晶体管的电流放大系数　70
3.3.1　均匀基区晶体管的电流增益因子的简化推导　70
3.3.2　均匀基区晶体管电流增益因子的数学推导　72
3.3.3　缓变基区晶体管的电流放大系数　77
3.3.4　发射区重掺杂条件下的禁带变窄效应　80
3.3.5　大注入效应　81
3.4　晶体管的直流特性　84
3.4.1　晶体管的电流电压方程　84
3.4.2　晶体管的击穿电压　88
3.4.3　纵向基区扩展效应　92
3.4.4　发射极电流集边效应　94
3.4.5　晶体管的安全工作区　97
3.5　双极型晶体管的频率特性98
3.5.1　双极型晶体管频率特性概述　98
3.5.2　延迟时间的计算　99
3.5.3　晶体管的电流放大系数的频率特性　100
3.5.4　晶体管的高频等效电路和*高振荡频率　102
3.6　双极型晶体管的开关特性　106
3.6.1　晶体管工作区域的划分及其饱和工作状态　106
3.6.2　晶体管的开关过程　108
习题　112
第4章　场效应晶体管　116
4.1　结型场效应晶体管　116
4.1.1　结型场效应晶体管的工作原理　116
4.1.2　JFET的电流-电压方程　117
4.1.3　JFET的直流参数和频率参数　121
4.1.4　JFET的短沟道效应　126
4.2　绝缘栅场效应晶体管　127
4.2.1　半导体表面的特性和理想MOS结构　127
4.2.2　MOSFET结构及其工作原理　135
4.2.3　MOSFET的阈值电压　138
4.2.4　MOSFET的电流电压关系　143
4.2.5　MOSFET的亚阈区导电　148
4.2.6　MOSFET的击穿电压　150
4.2.7　MOSFET的高频等效电路和频率特性　154
4.2.8　MOSFET的短沟道效应　157
4.2.9　MOSFET阈值电压的调整　163
4.2.10　MOSFET的缩比理论　168
4.2.11　热电子效应和辐射效应　169
习题　171
第5章　金属-半导体接触和异质结　174
5.1　金属-半导体接触　174
5.1.1　理想金属-半导体接触　174
5.1.2　非理想效应　177
5.1.3　金属-半导体接触的电流电压关系　179
5.1.4　欧姆接触的实现方法　182
5.2　异质结　182
5.2.1　异质结半导体材料能带结构的对应关系　183
5.2.2　异质结的能带图的画法　183
5.2.3　异质结的基本特性　185
5.2.4　同型异质结　188
5.3　应变异质结　190
习题　195
第6章　半导体光电子器件　197
6.1　半导体的光吸收和光发射　197
6.1.1　光的基本性质　197
6.1.2　光在半导体中的吸收　198
6.1.3　半导体的光发射　200
6.2　太阳能电池　202
6.3　光探测器件　205
6.4　发光二极管　207
6.4.1　发光二极管基础　207
6.4.2　能带工程　209
6.5　半导体激光器件　212
6.5.1　半导体激光器件基础　212
6.5.2　量子阱激光器　217
6.5.3　垂直腔面发射激光器　222
习题　224
第7章　其他半导体器件　226
7.1　信息存储器件　226
7.1.1　MOS电容器的动态特性　226
7.1.2　随机存取存储器　227
7.1.3　闪烁存储器　229
7.1.4　CCD器件　231
7.2　负阻器件　234
7.2.1　隧道二极管　235
7.2.2　IMPATT器件　241
7.2.3　Gunn二极管　243
7.2.4　三端负阻器件　247
7.3　功率器件　250
7.3.1　晶闸管　250
7.3.2　VDMOS和LDMOS　255
7.3.3　绝缘栅控双极型晶体管　259
习题　261
附录A　物理常数表　263
附录B　晶体结构和晶格常数（A）　264
附录C　重要半导体的基本性质　265
附录D　硅、砷化镓和锗的重要性质　266
附录E　二氧化硅和氮化硅的性质　267
附录F　硅中的杂质能级　268
附录G　砷化镓中的杂质能级　269
参考文献　270