店 半导体器件基础 国外电子与通信教材系列书 微电子技术入门书籍 半导体物理 黄如 王漪 等 译 电子工业出版社

本书是一本微电子技术方面的入门书籍，全面介绍了半导体器件的基础知识。全书分为三个部分共19章，首先介绍了半导体基础，讲解了半导体物理方面的相关知识以及半导体制备工艺方面的基本概念。书中阐述了pn结、双极结型晶体管（BJT）和其他结型器件的基本物理特性，并给出了相关特性的定性与定量分析。*后，作者讨论了场效应器件，除了讲解基础知识之外，还分析了小尺寸器件相关的物理问题，并介绍了一些新型场效应器件。

目 录
*一部分 半导体基础
*1章 半导体概要 2
1.1 半导体材料的特性 2
1.1.1 材料的原子构成 2
1.1.2 纯度 3
1.1.3 结构 4
1.2 晶体结构 5
1.2.1 单胞的概念 5
1.2.2 三维立方单胞 5
1.2.3 半导体晶格 7
1.2.4 密勒指数 8
1.3 晶体的生长 11
1.3.1 超纯硅的获取 11
1.3.2 单晶硅的形成 12
1.4 小结 13
习题 13
*2章 载流子模型 17
2.1 量子化概念 17
2.2 半导体模型 18
2.2.1 价键模型 18
2.2.2 能带模型 19
2.2.3 载流子 21
2.2.4 带隙和材料分类 22
2.3 载流子的特性 22
2.3.1 电荷 22
2.3.2 有效质量 23
2.3.3 本征材料内的载流子数 24
2.3.4 载流子数的控制—掺杂 24
2.3.5 与载流子相关的术语 28
2.4 状态和载流子分布 28
2.4.1 态密度 28
2.4.2 费米分布函数 29
2.4.3 平衡载流子分布 32
2.5 平衡载流子浓度 33
2.5.1 n型和p型的公式 33
2.5.2 n型和p型表达式的变换 35
2.5.3 ni和载流子浓度乘积np 36
2.5.4 电中性关系 39
2.5.5 载流子浓度的计算 40
2.5.6 费米能级EF的确定 41
2.5.7 载流子浓度与温度的关系 43
2.6 小结 45
习题 46
第3章 载流子输运 51
3.1 漂移 51
3.1.1 漂移的定义与图像 51
3.1.2 漂移电流 52
3.1.3 迁移率 53
3.1.4 电阻率 58
3.1.5 能带弯曲 61
3.2 扩散 64
3.2.1 扩散的定义与可视化 64
3.2.2 热探针测量法 66
3.2.3 扩散和总电流 67
3.2.4 扩散系数与迁移率的关系 68
3.3 复合-产生 71
3.3.1 复合-产生的定义与可视化 71
3.3.2 动量分析 73
3.3.3 R-G统计 74
3.3.4 少子寿命 78
3.4 状态方程 81
3.4.1 连续性方程 81
3.4.2 少子扩散方程 82
3.4.3 问题的简化和求解 83
3.4.4 解答问题 84
3.5 补充的概念 88
3.5.1 扩散长度 88
3.5.2 准费米能级 89
3.6 小结 91
习题 93
第4章 器件制备基础 101
4.1 制备过程 101
4.1.1 氧化 101
4.1.2 扩散 104
4.1.3 离子注入 106
4.1.4 光刻 108
4.1.5 薄膜淀积 109
4.1.6 外延 111
4.2 器件制备实例 112
4.2.1 pn结二极管的制备 112
4.2.2 计算机CPU的工艺流程 113
4.3 小结 117
*一部分补充读物和复习 118
可选择的/补充的阅读资料列表 118
图的出处/引用的参考文献 119
术语复习一览表 119
*一部分—复习题和答案 121
*二部分A pn结二极管
第5章 pn结的静电特性 132
5.1 引言 132
5.1.1 结的相关术语/理想杂质分布 132
5.1.2 泊松方程 133
5.1.3 定性解 134
5.1.4 内建电势(Vbi) 136
5.1.5 耗尽近似 139
5.2 定量的静电关系式 140
5.2.1 假设和定义 140
5.2.2 VA = 0条件下的突变结 141
5.2.3 VA ≠ 0条件下的突变结 144
5.2.4 结果分析 147
5.2.5 线性缓变结 150
5.3 小结 152
习题 152
第6章 pn结二极管：I -V特性 158
6.1 理想二极管方程 158
6.1.1 定性推导 158
6.1.2 定量求解方案 161
6.1.3 严格推导 165
6.1.4 结果分析 166
6.2 与理想情况的偏差 173
6.2.1 理论与实验的比较 173
6.2.2 反向偏置的击穿 175
6.2.3 复合-产生电流 181
6.2.4 VA→Vbi时的大电流现象 186
6.3 一些需要特别考虑的因素 189
6.3.1 电荷控制方法 189
6.3.2 窄基区二极管 190
6.4 小结 193
习题 194
第7章 pn结二极管：小信号导纳 201
7.1 引言 201
7.2 反向偏置结电容 202
7.2.1 基本信息 202
7.2.2 C-V关系 203
7.2.3 参数提取和杂质分布 206
7.2.4 反向偏置电导 209
7.3 正向偏置扩散导纳 210
7.3.1 基本信息 210
7.3.2 导纳关系式 212
7.4 小结 216
习题 217
第8章 pn结二极管：瞬态响应 219
8.1 瞬态关断特性 219
8.1.1 引言 219
8.1.2 定性分析 220
8.1.3 存贮延迟时间 223
8.1.4 总结 224
8.2 瞬态开启特性 227
8.3 小结 230
习题 231
第9章 光电二极管 234
9.1 引言 234
9.2 光电探测器 235
9.2.1 pn结光电二极管 235
9.2.2 p-i-n和雪崩光电二极管 237
9.3 太阳能电池 240
9.3.1 太阳能电池基础 240
9.3.2 效率研究 240
9.3.3 太阳能电池工艺 242
9.4 LED 243
9.4.1 概述 243
9.4.2 商用LED 245
9.4.3 LED封装和光输出 248
*二部分B BJT和其他结型器件
*10章 BJT基础知识 251
10.1 基本概念 251
10.2 制备工艺 254
10.3 静电特性 255
10.4 工作原理简介 257
10.5 特性参数 259
10.6 小结 260
习题 261
*11章 BJT静态特性 264
11.1 理想晶体管模型 264
11.1.1 求解方法 264
11.1.2 通用解(W为任意值) 267
11.1.3 简化关系式(W LB) 270
11.1.4 埃伯斯-莫尔方程和模型 274
11.2 理论和实验的偏差 276
11.2.1 理想特性与实验特性的比较 277
11.2.2 基区宽度调制 279
11.2.3 穿通 280
11.2.4 雪崩倍增和击穿 281
11.2.5 几何效应 285
11.2.6 复合-产生电流 287
11.2.7 缓变基区 288
11.2.8 品质因素 289
11.3 现代BJT结构 290
11.3.1 多晶硅发射极BJT 290
11.3.2 异质结双极晶体管(HBT) 292
11.4 小结 294
习题 295
*12章 BJT动态响应模型 302
12.1 小信号等效电路 302
12.1.1 通用的双端口模型 302
12.1.2 混合?模型 304
12.2 瞬态(开关)响应 306
12.2.1 定性研究 306
12.2.2 电荷控制关系式 308
12.2.3 定量分析 309
12.2.4 实际的瞬态过程 311
12.3 小结 312
习题 313
*13章 PNPN器件 315
13.1 可控硅整流器(SCR) 315
13.2 SCR工作原理 316
13.3 实际的开/关研究 320
13.3.1 电路工作 320
13.3.2 附加触发机制 320
13.3.3 短路阴极结构 321
13.3.4 di/dt和dv/dt效应 321
13.3.5 触发时间 322
13.3.6 开关的优点/缺点 322
13.4 其他的PNPN器件 322
*14章 MS接触和肖特基二极管 325
14.1 理想的MS接触 325
14.2 肖特基二极管 329
14.2.1 静电特性 329
14.2.2 I-V特性 331
14.2.3 交流响应 335
14.2.4 瞬态响应 337
14.3 实际的MS接触 337
14.3.1 整流接触 337
14.3.2 欧姆接触 338
14.4 小结 339
习题 340
*二部分补充读物和复习 343
可选择的/补充的阅读资料列表 343
图的出处/引用的参考文献 343
术语复习一览表 344
*二部分—复习题和答案 346
第三部分 场效应器件
*15章 场效应导言——J-FET和MESFET 358
15.1 引言 358
15.2 J-FET 362
15.2.1 简介 362
15.2.2 器件工作的定性理论 362
15.2.3 定量的ID-VD关系 365
15.2.4 交流响应 372
15.3 MESFET 375
15.3.1 基础知识 375
15.3.2 短沟道效应 376
15.4 小结 379
习题 380
*16章 MOS结构基础 384
16.1 理想MOS结构的定义 384
16.2 静电特性—定性描述 385
16.2.1 图示化辅助描述 385
16.2.2 外加偏置的影响 386
16.3 静电特性—定量公式 389
16.3.1 半导体静电特性的定量描述 389
16.3.2 栅电压关系 395
16.4 电容-电压特性 397
16.4.1 理论和分析 398
16.4.2 计算和测试 402
16.5 小结 407
习题 408
*17章 MOSFET器件基础 415
17.1 工作原理的定性分析 415
17.2 ID-VD特性的定量分析 418
17.2.1 预备知识 418
17.2.2 平方律理论 420
17.2.3 体电荷理论 423
17.2.4 薄层电荷和*确电荷理论 425
17.3 交流响应 427
17.3.1 小信号等效电路 427
17.3.2 截止频率 428
17.3.3 小信号特性 429
17.4 小结 430
习题 431
*18章 非理想MOS 436
18.1 金属-半导体功函数差 436
18.2 氧化层电荷 439
18.2.1 引言 439
18.2.2 可动离子 440
18.2.3 固定电荷 444
18.2.4 界面陷阱 446
18.2.5 诱导的电荷 450
18.2.6 ?VG总结 451
18.3 MOSFET的阈值设计 453
18.3.1 VT表达式 454
18.3.2 阈值、术语和工艺 455
18.3.3 阈值调整 456
18.3.4 背偏置效应 457
18.3.5 阈值总结 458
习题 460
*19章 现代FET结构 465
19.1 小尺寸效应 465
19.1.1 引言 465
19.1.2 阈值电压改变 467
19.1.3 寄生BJT效应 470
19.1.4 热载流子效应 471
19.2 精选的器件结构概况 472
19.2.1 MOSFET结构 472
19.2.2 MODFET(HEMT) 476
习题 478
第三部分补充读物和复习 480
可选择的/补充的阅读资料列表 480
图的出处/引用的参考文献 480
术语复习一览表 483
第三部分—复习题和答案 484
附录A 量子力学基础 496
附录B MOS半导体静电特性—*确解 507
附录C MOS C-V补充 510
附录D MOS I-V补充 512
附录E 符号表 514
附录F MATLAB程序源代码 524
物理常数与换算关系 533

Robert F. Pierret，美国普度大学电气与计算机工程学院的教授，1970年成为普度大学的教师并管理本科的半导体测量实验室。Pierret教授在担任电子与计算机工程（ECE）课程委员会主席期间，对课程建设提出了一种提高课程总体质量的革新方法。
黄如，中国科学院信息技术科学部院士，长期从事集成电路科学与工程研究，在新型低功耗逻辑与存储器件、神经形态器件及类脑计算、边缘智能计算芯片、可靠性及EDA等共性技术方面取得了系统创新成果。

* 计算机辅助练习和基于计算机计算的课后习题将使一些单调枯燥的工作变为更具有挑战性、更为实际的问题。* 补充读物和复习章节包含了大量的复习术语、用于测验的复习题和答案，并详细列出了补充的阅读资料列表。* 设计了一些只读章节，这些章节有关概念分析的内容很少，主要是为了在内容讲解的节奏上有所变化，为读者提供感兴趣的读物及相关信息。

* 计算机辅助练习和基于计算机计算的课后习题将使一些单调枯燥的工作变为更具有挑战性、更为实际的问题。* 补充读物和复习章节包含了大量的复习术语、用于测验的复习题和答案，并详细列出了补充的阅读资料列表。* 设计了一些只读章节，这些章节有关概念分析的内容很少，主要是为了在内容讲解的节奏上有所变化，为读者提供感兴趣的读物及相关信息。

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