半导体器件物理

目录
第1章半导体物理基础(1)
1.1半导体材料(1)
1.1.1半导体材料的原子构成(1)
1.1.2半导体材料的晶体结构(2)
1.2半导体中的电子(3)
1.2.1量子力学简介(4)
1.2.2半导体中电子的特性与能带(8)
1.2.3载流子(11)
1.3载流子的浓度(14)
1.3.1电子的统计分布规律(14)
1.3.2载流子浓度与费米能级的关系(16)
1.3.3本征半导体与杂质半导体(16)
1.3.4非平衡载流子(22)
1.3.5准费米能级(24)
1.4载流子的输运(25)
1.4.1载流子的散射(25)
1.4.2载流子的漂移运动与迁移率(25)
1.4.3漂移电流与电导率(28)
1.4.4扩散运动与扩散系数(29)
1.4.5电流密度方程与爱因斯坦关系式(30)
1.5连续性方程与扩散方程(31)
1.5.1连续性方程(31)
1.5.2扩散方程(32)
1.6泊松方程(33)
思考题1(34)
习题1(34)
第2章PN结(36)
2.1PN结的结构及其杂质分布(36)
2.1.1突变结(36)
2.1.2缓变结(37)
2.2平衡PN结(38)
2.2.1空间电荷区的形成(38)
2.2.2能带与接触电势差(39)
2.2.3载流子浓度分布(41)
2.2.4空间电荷区中的电场(42)
2.3理想PN结的伏安特性(45)
2.3.1正向特性(45)
2.3.2反向特性(48)
2.3.3理想PN结的伏安特性(51)
2.4实际PN结的特性(54)
2.4.1空间电荷区的复合电流(54)
2.4.2空间电荷区的产生电流(57)
2.4.3表面漏电流与表面复合、产生电流(58)
2.4.4大注入效应(59)
2.4.5PN结的温度特性(62)
2.5PN结的击穿(63)
2.5.1雪崩击穿(63)
2.5.2隧道击穿(66)
2.5.3热击穿(67)
2.5.4影响击穿电压的因素(68)
2.6PN结的小信号特性(70)
2.6.1交流小信号电导(70)
2.6.2势垒电容(71)
2.6.3扩散电容(73)
思考题2(74)
习题2(75)
第3章PN结二极管(76)
3.1变容二极管(76)
3.1.1PN结电容电压特性(76)
3.1.2变容二极管结构和工艺(79)
3.1.3变容二极管主要参数(80)
3.2隧道二极管(81)
3.2.1隧道二极管的工作原理(81)
3.2.2隧道电流和过量电流(83)
3.2.3等效电路及特性(84)
3.3雪崩二极管(85)
3.3.1崩越二极管(85)
3.3.2俘越二极管(88)
3.4PN结太阳能电池(89)
3.4.1光生伏 应(89)
3.4.2PN结太阳能电池基本特性(90)
3.5发光二极管(92)
3.6激光二极管(94)
3.6.1粒子数的反转分布(95)
3.6.2光反馈和激光振荡(96)
思考题3(97)
习题3(98)
第4章双极晶体管(99)
4.1双极晶体管的结构(99)
4.1.1晶体管的基本结构(99)
4.1.2晶体管的结构特点(101)
4.2双极晶体管的放大作用(103)
4.2.1直流电流放大系数和晶体管内载流子的传输(103)
4.2.2共基极与共射极直流电流放大系数(105)
4.3双极晶体管电流增益(106)
4.3.1均匀基区晶体管直流电流增益(107)
4.3.2缓变基区晶体管直流电流增益(113)
4.3.3影响电流增益的因素(117)
4.4反向直流参数与基极电阻(121)
4.4.1BJT反向截止电流(121)
4.4.2BJT反向击穿电压(122)
4.4.3BJT基极电阻(125)
4.5双极晶体管直流伏安特性(128)
4.5.1均匀基区晶体管直流伏安特性(128)
4.5.2双极晶体管的特性曲线(129)
4.6双极晶体管频率特性(132)
4.6.1交流小信号电流传输(132)
4.6.2交流小信号传输延迟时间(135)
4.6.3交流小信号电流增益(137)
4.6.4双极晶体管频率特性参数(139)
4.7双极晶体管的开关特性(142)
4.7.1双极晶体管的开关原理(142)
4.7.2晶体管的开关过程和开关时间(144)
4.8等效电路模型(150)
4.8.1EbersMoll模型(150)
4.8.2GummelPoon模型(152)
4.9双极晶体管大电流特性(155)
4.9.1大注入效应(156)
4.9.2有效基区扩展效应(159)
4.9.3发射极电流集边效应(161)
4.9.4 集电极电流(162)
思考题4(163)
习题4(164)
第5章结型场效应晶体管(166)
5.1JFET结构与工作原理(166)
5.1.1基本结构(166)
5.1.2工作原理(167)
5.2MESFET结构与工作原理(170)
5.2.1金半接触基本理论(170)
5.2.2MESFET基本结构(172)
5.2.3MESFET工作原理(173)
5.3JFET直流特性(174)
5.3.1夹断电压和饱和漏源电压(174)
5.3.2JFET的理想直流特性(176)
5.4直流特性的非理想效应(178)
5.4.1沟道长度调制效应(178)
5.4.2速度饱和效应(179)
5.4.3亚阈值电流及栅电流(180)
5.5JFET的交流小信号参数及等效电路(181)
5.5.1低频交流小信号参数(181)
5.5.2本征电容(183)
5.5.3交流小信号等效电路(184)
5.5.4频率限制因素及截止频率(185)
思考题5(187)
习题5(188)
第6章MOSFET(189)
6.1MOS电容器及其特性(189)
6.1.1理想MOS电容能带图(189)
6.1.2表面耗尽层宽度(191)
6.1.3理想MOS电容及CV特性(192)
6.2MOSFET结构及工作原理(194)
6.2.1MOSFET基本结构(194)
6.2.2MOSFET基本类型(195)
6.2.3MOSFET基本工作原理(197)
6.2.4MOSFET特性曲线(198)
6.3MOSFET的阈值电压(200)
6.3.1阈值电压的定义(200)
6.3.2理想MOSFET的阈值电压(201)
6.3.3实际MOSFET的阈值电压(201)
6.3.4影响阈值电压的因素(206)
6.4MOSFET的电流电压特性(212)
6.4.1IV方程(212)
6.4.2影响IV特性的非理想因素(215)
6.4.3亚阈区特性(220)
6.5MOSFET小信号等效电路和频率特性(222)
6.5.1交流小信号参数(222)
6.5.2本征电容(225)
6.5.3交流小信号等效电路(226)
6.5.4MOSFET的频率特性(227)
6.6MOSFET的小尺寸效应(229)
6.6.1短沟效应——漏源电荷分享模型(229)
6.6.2窄沟效应(232)
6.6.3漏致势垒降低(DIBL)效应(233)
6.6.4次表面穿通(236)
6.6.5其他一些特殊效应(236)
6.6.6等比例缩小规则(239)
6.7MOSFET的击穿特性(241)
6.7.1栅调制击穿(241)
6.7.2沟道雪崩击穿(242)
6.7.3寄生NPN管击穿(243)
6.7.4漏源穿通效应(245)
6.7.5栅介质击穿(245)
6.7.6轻掺杂漏结构(246)
思考题6(248)
习题6(249)
第7章新型场效应晶体管(251)
7.1SOIMOSFET(251)
7.1.1SOI衬底的制备(252)
7.1.2PDSOI MOSFET(254)
7.1.3FDSOI MOSFET(256)
7.2FinFET(267)
7.2.1FinFET的结构及分类(267)
7.2.2FinFET的工作原理及优势(269)
7.2.3多栅FinFET制造技术(270)
7.3多栅FinFET器件物理及性能(274)
7.3.1单栅SOI MOSFET(275)
7.3.2双栅SOI FinFET(276)
7.3.3四栅SOI FinFET(276)
7.3.4修正的特征长度λN(277)
7.3.5多栅FinFET的驱动电流(279)
7.3.6多栅FinFET的角效应(280)
7.3.7SOI和体硅FinFET性能比较(282)
7.4GAA FET(283)
7.4.1GAA FET的结构及原理(284)
7.4.2纳米线制造工艺(286)
7.4.3纳米线沟道的量子效应(288)
7.4.4GAA FET的IV模型(295)
思考题7(296)
习题7(297)
附录(298)
附录ASi、Ge、GaAs和GaP电阻率与杂质浓度关系(298)
附录BSi、Ge、GaAs中载流子迁移率与杂质浓度关系(299)
附录CSi、Ge和GaAs的重要性质(T=300 K)(300)
附录D常用半导体的性质(301)
附录E常用物理常数(304)
附录F 单位制(SI单位)(305)
附录G单位词头(306)
参考文献(307)