本书为普通高等教育“十一五”“十二五”国家级规划教材。本书首先介绍半导体物理基础及器件基本方程。在此基础上，全面系统地介绍PN结二极管、双极结型晶体管(BJT)和绝缘栅型场效应晶体管(MOSFET)的基本结构、基本原理、工作特性、SPICE模型，以及一些典型的器件应用。本书还介绍了金半接触二极管，以及主要包括HEMT和HBT在内的异质结器件。书中提供大量习题，便于读者巩固和加深对所学知识的理解。本书适合作为高等学校电子科学与技术、集成电路设计与集成系统、微电子科学与工程等专业相关课程的教材，也可供其他相关专业的本科生、研究生和工程技术人员阅读参考。
陈勇，副教授，电子科技大学微电子学院，主要从事微电子方面的教学、科研工作，参加普通高等教育"十一五”国家级规划教材的编写。
第1章半导体物理基础及器件基本
方程
11半导体晶格
111基本的晶体结构
112晶向和晶面
113原子价键
12半导体中的电子状态
121原子的能级和晶体的能带
122半导体中电子的状态和能带
123半导体中电子的运动和
有效质量
124导体、半导体和绝缘体
13平衡状态下载流子浓度
131费米能级和载流子的统计分布
132本征载流子浓度
133杂质半导体的载流子浓度
134简并半导体的载流子浓度
14非平衡载流子
141非平衡载流子的注入与
复合过程
142非平衡载流子的寿命
143复合理论
15载流子的输运现象
151载流子的漂移运动及迁移率
152载流子的扩散运动
153爱因斯坦关系
16半导体器件基本方程
161泊松方程
162输运方程
163连续性方程
164方程的积分形式
165基本方程的简化与应用举例
17半导体器件的计算机模拟
171器件模拟内容和意义
172器件模拟的方法
18半导体器件发展历程与启示
本章参考文献
第2章PN结
21PN结的平衡状态
211空间电荷区的形成
212内建电场、内建电势与
耗尽区宽度
213能带图
214线性缓变结
215耗尽近似和中性近似的
适用性
22PN结的直流电流电压方程
221外加电压时载流子的运动
情况
222势垒区两旁载流子浓度的
玻尔兹曼分布
223扩散电流
224势垒区产生复合电流
225正向导通电压
226电流电压的温度特性
227薄基区二极管
23准费米能级与大注入效应
231自由能与费米能级
232准费米能级
233大注入效应
24PN结的击穿
241碰撞电离率和雪崩倍增因子
242雪崩击穿
243齐纳击穿
244热击穿
25PN结的势垒电容与变容
二极管
251势垒电容的定义
252突变结的势垒电容
253线性缓变结的势垒电容
254实际扩散结的势垒电容
255变容二极管
26PN结的交流小信号特性与
扩散电容
261交流小信号下的扩散电流
262交流导纳与扩散电容
263二极管的交流小信号
等效电路
27PN结的开关特性
271PN结的直流开关特性
272PN结的瞬态开关特性
273反向恢复过程
274存储时间与下降时间
28功率FRD
281基本结构与应用
282特性表现
283功率FRD的优化方法
29SPICE中的二极管模型
本章习题
本章参考文献
第3章双极结型晶体管
31双极结型晶体管基础
311双极结型晶体管的结构
312偏压与工作状态
313少子浓度分布与能带图
314晶体管的放大作用
32均匀基区晶体管的电流
放大系数
321基区输运系数
322基区渡越时间
323发射结注入效率
324电流放大系数
33缓变基区晶体管的电流
放大系数
331基区内建电场的形成
332基区少子电流密度与基区
少子浓度分布
333基区渡越时间与输运系数
334注入效率与电流放大系数
335小电流时放大系数的下降
336发射区重掺杂的影响
337异质结双极晶体管
34双极结型晶体管的直流电流
电压方程
341集电结短路时的电流
342发射结短路时的电流
343晶体管的直流电流电压
方程
344晶体管的输出特性
345基区宽度调变效应
35双极结型晶体管的反向
特性
351反向截止电流
352共基极接法中的雪崩击穿
电压
353共发射极接法中的雪崩击穿
电压
354发射极与基极间接有外电路时
的反向电流与击穿电压
355发射结击穿电压
356基区穿通效应
36基极电阻
361方块电阻
362基极接触电阻和接触孔边缘
到工作基区边缘的电阻
363工作基区的电阻和基极
接触区的电阻
37双极结型晶体管的功率
特性
371大注入效应
372基区扩展效应
373发射结电流集边效应
374晶体管的热学性质
375二次击穿和安全工作区
38电流放大系数与频率的
关系
381高频小信号电流在晶体管中
的变化
382基区输运系数与频率的关系
383高频小信号电流放大系数
384晶体管的特征频率
385影响高频电流放大系数与
特征频率的其他因素
39高频小信号电流电压方程与
等效电路
391小信号的电荷控制模型
392小信号的电荷电压关系
393高频小信号电流电压方程
394小信号等效电路
310功率增益和最高振荡频率
3101高频功率增益与高频优值
3102最高振荡频率
3103高频晶体管的结构
311双极结型晶体管的开关
特性
3111晶体管的静态大信号特性
3112晶体管的直流开关特性
3113晶体管的瞬态开关特性
312肖克莱二极管
3121不同偏压条件下的肖克莱
二极管
3122肖克莱二极管击穿机理分析
313SPICE中的双极晶体管
模型
3131埃伯斯-莫尔(EM)模型
3132葛谋-潘(GP)模型
本章习题
本章参考文献
第4章绝缘栅型场效应
晶体管
41MOSFET基础
42MOS结构与MOSFET的
阈电压
421MOS结构的阈电压
422MOSFET的阈电压
43MOSFET的直流电流电压
方程
431非饱和区直流电流电压
方程
432饱和区的特性
44MOSFET的亚阈区导电
45MOSFET的直流参数与
温度特性
451MOSFET的直流参数
452MOSFET的温度特性
453MOSFET的击穿电压
46MOSFET的小信号参数、高频
等效电路及频率特性
461MOSFET的小信号交流参数
462MOSFET的小信号高频
等效电路
463最高工作频率和最高振荡
频率
464沟道渡越时间
47短沟道效应
471小尺寸效应
472迁移率调制效应
473漏诱生势垒降低效应
474强电场效应
475表面势和阈电压准二维分析
48体硅MOSFET的发展方向
481按比例缩小的MOSFET
482双扩散MOSFET
483深亚微米MOSFET
484应变硅MOSFET
485高K栅介质及金属栅电极
MOSFET
49功率垂直型双扩散场效应
晶体管
491VDMOS器件
492超结VDMOS器件
493常规VDMOS与超结VDMOS器件
的电流电压关系的比较
410SOI MOSFET
4101SOI MOSFET结构特点
4102SOI MOSFET一维阈电压
模型
4103SOI MOSFET的电流特性
4104SOI MOSFET的亚阈值斜率
4105短沟道SOI MOSFET的
准二维分析
411多栅结构MOSFET与
FinFET
4111多栅MOSFET结构
4112多栅结构MOSFET的特征
长度
4113双栅FinFET的亚阈值
斜率
4114双栅FinFET的按比例缩小
4115多栅FinFET的结构设计
4116围栅MOSFET
412无结晶体管
4121无结晶体管的工作原理
4122无结晶体管的阈电压
4123无结晶体管的直流电流
电压关系
4124无结晶体管的温度特性
413SPICE中的MOSFET模型
4131MOS1模型
4132MOS2模型
4133MOS3模型
4134电容模型
4135小信号模型
4136串联电阻的影响
本章习题
本章参考文献
第5章半导体异质结器件
51金属-半导体接触
511肖特基势垒
512表面态及对势垒高度的
修正
513金半接触肖特基结的
伏安特性
514镜像力与隧道效应的影响
515欧姆接触与少子注入
516金半接触肖特基二极管
结构
52半导体异质结
521半导体异质结的能带突变
522半导体异质结伏安特性
53高电子迁移率晶体管(HEMT)
531HEMT的基本结构
532HEMT的工作原理
533异质结界面的二维电子气
534HEMT的直流特性
535HEMT的高频模型
536HEMT的高频小信号
等效电路
537HEMT的频率特性
54异质结双极晶体管(HBT)
541HBT的基础理论
542能带结构与HBT性能的
关系
543异质结双极晶体管的特性
544Si/Si1-xGex异质结双极
晶体管
本章习题
本章参考文献
附录A隧穿概率的WKB近似
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