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半導(dǎo)體器件物理

作者：徐振邦
出版社：電子工業(yè)出版社出版時間：2021-09-01
開本： 其他 頁數(shù)： 248
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半導(dǎo)體器件物理 版權(quán)信息

半導(dǎo)體器件物理 內(nèi)容簡介

本書根據(jù)教育部新的課程改革要求，在已取得多項教學(xué)改革成果的基礎(chǔ)上進行編寫。內(nèi)容主要包括半導(dǎo)體物理和晶體管原理兩部分，其中，章介紹半導(dǎo)體材料特性，第2～3章系統(tǒng)闡述PN結(jié)和雙極型晶體管，第4～5章系統(tǒng)闡述半導(dǎo)體表面特性和MOS型晶體管，第6章介紹其他幾種常用的半導(dǎo)體器件。全書結(jié)合高等職業(yè)院校的教學(xué)特點，側(cè)重于物理概念與物理過程的描述，并在各章節(jié)設(shè)有操作實驗和仿真實驗，內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)實踐相結(jié)合，適當配置工藝和版圖方面的知識，以方便開展教學(xué)。 本書為高等職業(yè)本？圃盒Ｏ鄳(yīng)課程的教材，也可作為開放大學(xué)、成.人教育、自學(xué)考試、中職學(xué)校、培訓(xùn)班的教材，以及半導(dǎo)體行業(yè)工程技術(shù)人員的參考書。 本書提供免費的電子教學(xué)課件、習(xí)題參考答案等資源，相關(guān)介紹詳見前言。

半導(dǎo)體器件物理 目錄

第1章 半導(dǎo)體特性 1
1．1 半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu) 2
1．1．1 晶體的結(jié)構(gòu) 2
1．1．2 晶面與晶向 3
1．2 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài) 4
1．2．1 能級與能帶 4
1．2．2 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機制 7
1．3 雜質(zhì)與缺陷 8
1．3．1 雜質(zhì)與雜質(zhì)能級 8
1．3．2 缺陷與缺陷能級 11
實驗1 晶體缺陷的觀測 12
1．4 熱平衡載流子 13
1．4．1 費米能級與載流子濃度 14
1．4．2 本征半導(dǎo)體的載流子濃度 17
1．4．3 雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度 18
1．5 非平衡載流子 19
1．5．1 非平衡載流子的注入 19
1．5．2 非平衡載流子的復(fù)合 20
實驗2 高頻光電導(dǎo)衰減法測量硅中少子壽命 21
1．5．3 復(fù)合機制 24
1．6 載流子的運動 25
1．6．1 載流子的漂移運動與遷移率 26
1．6．2 載流子的擴散運動與愛因斯坦關(guān)系 29
知識梳理與總結(jié) 33
思考題與習(xí)題1 35

第2章 PN結(jié) 36
2．1 平衡PN結(jié) 37
2．1．1 PN結(jié)的形成與雜質(zhì)分布 37
2．1．2 PN結(jié)的能帶圖 38
2．1．3 PN結(jié)的接觸電勢差與載流子分布 39
2．2 PN結(jié)的直流特性 41
2．2．1 PN結(jié)的正向特性 41
2．2．2 PN結(jié)的反向特性 45
實驗3 PN結(jié)伏安特性與溫度效應(yīng) 46
2．2．3 影響PN結(jié)伏安特性的因素 47
2．3 PN結(jié)電容 49
2．3．1 PN結(jié)電容的成因及影響 49
2．3．2 突變結(jié)的勢壘電容 50
實驗4 PN結(jié)勢壘電容的測量 53
2．3．3 擴散電容 54
2．4 PN結(jié)的擊穿特性 55
2．4．1 擊穿機理 55
2．4．2 雪崩擊穿電壓 57
2．4．3 影響雪崩擊穿電壓的因素 58
2．5 PN結(jié)的開關(guān)特性 60
2．5．1 PN結(jié)的開關(guān)作用 60
2．5．2 PN結(jié)的反向恢復(fù)時間 61
知識梳理與總結(jié) 63
思考題與習(xí)題2 63

第3章 雙極晶體管及其特性 65
3．1 晶體管結(jié)構(gòu)與工作原理 66
3．1．1 晶體管的基本結(jié)構(gòu)與雜質(zhì)分布 66
3．1．2 晶體管的電流傳輸 68
3．1．3 晶體管的直流電流放大系數(shù) 70
3．2 晶體管的直流特性 75
3．2．1 晶體管的伏安特性曲線 75
仿真實驗1 共發(fā)射極晶體管伏安特性仿真 76
實驗5 半導(dǎo)體管特性圖示儀測試晶體管的特性曲線 80
3．2．2 晶體管的反向電流 81
3．2．3 晶體管的擊穿電壓 82
仿真實驗2 BVCEO仿真 83
實驗6 晶體管直流參數(shù)測量 85
3．2．4 晶體管的穿通電壓 87
3．3 晶體管的頻率特性 87
3．3．1 晶體管頻率特性和高頻等效電路 88
3．3．2 高頻時晶體管電流放大系數(shù)下降的原因 89
3．3．3 晶體管的電流放大系數(shù) 92
3．3．4 晶體管的極限頻率參數(shù) 93
3．4 晶體管的功率特性 96
3．4．1 大電流工作時產(chǎn)生的三個效應(yīng) 96
3．4．2 晶體管的*大耗散功率和熱阻 100
3．4．3 功率晶體管的安全工作區(qū) 101
3．5 晶體管的開關(guān)特性 103
3．5．1 晶體管的開關(guān)作用 103
3．5．2 開關(guān)晶體管的工作狀態(tài) 103
3．5．3 晶體管的開關(guān)過程 105
3．5．4 提高晶體管開關(guān)速度的途徑 108
3．6 晶體管的版圖和工藝流程 109
3．6．1 晶體管的圖形結(jié)構(gòu) 109
3．6．2 雙極晶體管的工藝流程 111
知識梳理與總結(jié) 113
思考題與習(xí)題3 114

第4章 半導(dǎo)體的表面特性 116
4．1 半導(dǎo)體表面與Si-SiO2系統(tǒng) 117
4．1．1 理想的半導(dǎo)體表面 117
4．1．2 Si-SiO2系統(tǒng)及其特性 118
4．1．3 半導(dǎo)體制造工藝中對表面的處理――清洗與鈍化 121
4．2 表面空間電荷區(qū)與表面勢 122
4．2．1 表面空間電荷區(qū) 122
4．2．2 表面勢?S 125
4．3 MOS結(jié)構(gòu)的閾值電壓 127
4．3．1 理想MOS結(jié)構(gòu)的閾值電壓 127
4．3．2 實際MOS結(jié)構(gòu)的閾值電壓 129
4．3．3 MOS結(jié)構(gòu)的應(yīng)用――電荷耦合器件 133
4．4 MOS結(jié)構(gòu)的C-V特性 136
4．4．1 集成化電容的選擇――MOS電容 136
4．4．2 理想MOS電容的C-V特性 136
4．4．3 實際MOS電容的C-V特性 139
實驗7 MOS電容的測量 141
4．5 金屬與半導(dǎo)體接觸 143
4．5．1 金屬?半導(dǎo)體接觸 143
4．5．2 肖特基勢壘與整流接觸 144
4．5．3 歐姆接觸 146
4．5．4 金屬?半導(dǎo)體接觸的應(yīng)用――肖特基勢壘二極管（SBD） 147
實驗8 SBD（肖特基）二極管伏安特性的測量 148
知識梳理與總結(jié) 149
思考題與習(xí)題4 150

第5章 MOS型場效應(yīng)晶體管 151
5．1 MOS型晶體管的結(jié)構(gòu)與分類 152
5．1．1 MOS型晶體管的結(jié)構(gòu)與工作原理 152
5．1．2 MOS型晶體管的分類 155
5．1．3 MOS型晶體管的基本特征 156
5．1．4 集成MOS型晶體管與分立器件MOS型晶體管的異同 157
5．2 MOS型晶體管的閾值電壓 158
5．2．1 MOS型晶體管閾值電壓的定義 158
5．2．2 理想情況下MOS型晶體管閾值電壓的表達式 158
5．2．3 影響MOS型晶體管閾值電壓的各種因素 159
仿真實驗3 MOS型晶體管閾值電壓仿真 163
實驗9 MOS型晶體管閾值電壓VT的測量 167
5．3 MOS型晶體管的輸出伏安特性與直流參數(shù) 169
5．3．1 MOS型晶體管的輸出伏安特性 169
5．3．2 MOS型晶體管的輸出伏安特性方程 172
5．3．3 影響MOS型晶體管輸出伏安特性的一些因素 175
仿真實驗4 MOS型晶體管輸出伏安特性曲線仿真 176
實驗10 MOS型晶體管輸出伏安特性曲線的測量 181
5．3．4 MOS型晶體管的直流參數(shù) 182
5．3．5 MOS型晶體管的溫度特性與柵保護 183
5．4 MOS型晶體管頻率特性與交流小信號參數(shù) 185
5．4．1 MOS型晶體管的交流小信號等效電路 185
5．4．2 MOS型晶體管的交流小信號參數(shù) 186
5．4．3 MOS型晶體管的*高工作頻率fm 187
5．4．4 MOS型晶體管開關(guān) 189
5．5 MOS型晶體管版圖及其結(jié)構(gòu)特征 189
5．5．1 小尺寸集成MOS型晶體管的版圖（橫向結(jié)構(gòu)） 189
5．5．2 小尺寸集成MOS型晶體管的剖面結(jié)構(gòu)（縱向結(jié)構(gòu)） 192
5．5．3 按比例縮小設(shè)計規(guī)則 193
5．6 小尺寸集成MOS型晶體管的幾個效應(yīng) 195
5．6．1 短溝道效應(yīng) 196
5．6．2 窄溝道效應(yīng) 196
5．6．3 熱電子效應(yīng) 197
知識梳理與總結(jié) 199
思考題與習(xí)題5 199

第6章 其他常用半導(dǎo)體器件 200
6．1 達林頓晶體管 201
6．2 功率MOS型晶體管 202
6．2．1 功率MOS型晶體管的種類 203
6．2．2 功率MOS型晶體管的版圖結(jié)構(gòu)與制造工藝 204
6．3 絕緣柵雙極晶體管（IGBT） 206
6．3．1 IGBT的結(jié)構(gòu)與伏安特性 206
6．3．2 IGBT的工作原理 207
6．4 發(fā)光二極管（LED） 209
6．4．1 LED發(fā)光原理 210
6．4．2 LED的結(jié)構(gòu)與種類 210
6．4．3 LED的量子效率 212
6．5 太陽能電池 212
6．5．1 PN結(jié)的光生伏特效應(yīng) 213
6．5．2 太陽能電池的I-V特性和效率 213
6．5．3 PERL太陽能電池 214
6．5．4 非晶硅太陽能電池 214
6．6 結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFET） 215
6．6．1 JFET的結(jié)構(gòu) 215
6．6．2 JFET的工作原理 216
6．6．3 JFET的輸出特性 217
6．7 晶閘管 218
6．7．1 晶閘管的基本結(jié)構(gòu)和特性 218
6．7．2 晶閘管的工作原理 219
6．7．3 雙向晶閘管 221
知識梳理與總結(jié) 222
思考題與習(xí)題6 222
附錄A XJ4810型半導(dǎo)體管特性圖示儀面板功能 223
附錄B 擴散結(jié)電容和勢壘寬度的計算曲線 226
附錄C 硅擴散層表面雜質(zhì)濃度與擴散層平均電導(dǎo)率的關(guān)系曲線 228
參考文獻 236
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