半导体器件物理

从书序

第二版前言

第一版前言

主要符号表

第1章 半导体物理基础

1.1 半导体中的电子状态

1.1.1 周期性势场

1.1.2 周期性势场中电子的波函数布洛赫定理

1.1.3 周期性边界条件

1.2 能带

1.3 有效质量

1.4 导带电子和价带空穴

1.4.1 金属、半导体和绝缘体的区别

1.4.2 空穴

1.5 硅、锗、砷化镓的能带结构

1.5.1 等能面

1.5.2 能带图

1.6 杂质和缺陷能级

1.6.1 施主杂质和施主能级 N型半导体

1.6.2 受主杂质和受主能级 P型半导体

1.6.3 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中的杂质

1.6.4 深能级

1.6.5 缺陷能级

1.7 载流子的统计分布

1.7.1 状态密度

1.7.2 费米分布函数与费米能级

1.7.3 能带中的电子和空穴浓度

1.7.4 本征半导体

1.7.5 只有一种杂质的半导体

1.7.6 杂质补偿半导体

1.7.7 简并半导体

1.8 载流子的散射

1.8.1 格波与声子

1.8.2 载流子的散射过程

1.9 电荷输运现象

1.9.1 漂移运动、迁移率与电导率

1.9.2 扩散运动和扩散电流

1.9.3 流密度、电流密度和电流方程

1.1 0 非均匀半导体中的自建电场

1.1 0.1 半导体中的静电场和势

1.1 0.2 爱因斯坦关系

1.1 0.3 非均匀半导体和自建电场

1.1 1 非平衡载流子

1.1 2 准费米能级

1.1 2.1 准费米能级的定义

1.1 2.2 修正的欧姆定律

1.1 3 复合机制

1.1 3.1 直接复合

1.1 3.2 通过复合中心的复合

1.1 4 表面复合和表面复合速度

1.1 5 半导体中的基本控制方程

习题

参考文献

第2章 PN结

2.1 热平衡PN结

2.1.1 PN结空间电荷区

2.1.2 电场分布与电势分布

2.2 加偏压的PN结

2.2.1 PN结的单向导电性

2.2.2 少数载流子的注入与输运

2.3 理想PN结二极管的直流电流-电压特性

2.4 空间电荷区复合电流和产生电流

2.4.1 正偏复合电流

2.4.2 反偏产生电流

2.5 隧道电流

2.6 温度对PN结I-V特性的影响

2.7 耗尽层电容、求杂质分布和变容二极管

2.7.1 C-V关系

2.7.2 求杂质分布

2.7.3 变容二极管

2.8 PN结二极管的频率特性

2.9 PN结二极管的开关特性

2.9.1 电荷存储效应和反向瞬变

2.9.2 阶跃恢复二极管

2.1 0 PN结击穿

习题

参考文献

第3章 双极结型晶体管

3.1 双极结型晶体管的结构和制造工艺

3.2 双极结型晶体管的基本工作原理

3.2.1 放大作用

3.2.2 电流分量

3.2.3 直流电流增益

3.3 理想双极结型晶体管中的电流传输

3.3.1 载流子分布与电流分量

3.3.2 正向有源模式

3.4 埃伯斯-莫尔方程

3.4.1 埃伯斯-莫尔模型

3.4.2 工作模式和少子分布

3.5 缓变基区晶体管

3.6 基区扩展电阻和电流集聚效应

3.7 基区宽度调变效应

3.8 晶体管的频率响应

3.9 混接丌模型等效电路

3.1 0 晶体管的开关特性

3.1 1 反向电流和击穿电压

3.1 2* PNPN结构

3.1 3* 异质结双极晶体管

3.1 3.1 平衡异质结

3.1 3.2 加偏压的异质结

3.1 3.3 异质结双极晶体管放大的基本理论

3.1 4* 几类常见的HBT

习题

参考文献

第4章 金属-半导体结

4.1 肖特基势垒

4.1.1 肖特基势垒的形成

4.1.2 加偏压的肖特基势垒

4.2 界面态对势垒高度的影响

4.3 镜像力对势垒高度的影响

4.4 肖特基势垒二极管的结构

4.5 肖特基势垒二极管的电流一电压特性

4.6 金属-绝缘体-半导体肖特基二极管

4.7 肖特基势垒二极管和PN结二极管的比较

4.8 肖特基势垒二极管的应用

4.8.1 肖特基势垒检波器或混频器

4.8.2 肖特基势垒箝位晶体管

4.9 欧姆接触--非整流的M-S结

习题

参考文献

第5章 结型场效应晶体管和金属一半导体场效应晶体管

5.1 JFET的基本结构和工作原理

5.2 理想JFET的I-V特性

5.3 静态特性

5.3.1 线性区

5.3.2 饱和区

5.3.3 击穿电压

5.4 小信号参数和等效电路

5.5 JFET的最高工作频率

5.6 夹断后的JFET的性能

5.7 金属-半导体场效应晶体管

5.8 JFET和MESFET的类型

5.9 异质结MESFET和HEMT

习题

参考文献

第6章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管

6.1 理想MOS结构的表面空间电荷区

6.1.1 半导体表面空间电荷区

6.1.2 载流子积累、耗尽和反型

6.1.3 反型和强反型条件

6.2 理想MOS电容器

6.3 沟道电导与阈值电压

6.4 实际MOS的电容-电压特性和阈值电压

6.4.1 功函数差的影响

6.4.2 界面陷阱和氧化物电荷的影响

6.4.3 阈值电压和C-V曲线

6.5 MOS场效应晶体管

6.5.1 基本结构和工作原理

6.5.2 I-V特性

6.6 等效电路和频率响应

6.6.1 小信号参数

6.6.2 频率响应

6.7 MOS场效应晶体管的类型

6.8 亚阈值区

6.9 影响阈值电压的其余因素

6.1 0* 器件尺寸按比例缩小

6.1 0.1 短沟道效应

6.1 0.2 器件的小型化

习题

参考文献

第7章 电荷转移器件

7.1 电荷转移

7.2 深耗尽状态和表面势阱

7.3 MOS电容的瞬态特性

7.4 信号电荷的输运传输效率

7.5 电极排列和CCD制造工艺

7.5.1 三相CCD

7.5.2 二相CCD

7.6 埋沟CCD

7.7 信号电荷的注入和检测

7.7.1 信号电荷的注入

7.7.2 信号电荷的检测

7.8 集成斗链器件

7.9 电荷耦合图像器

习题

参考文献

第8章 半导体太阳电池和光电二极管

8.1 半导体中光吸收

8.2 PN结的光生伏打效应

8.2.1 太阳电池的基本结构

8.2.2 PN结的光生伏打效应

8.3 太阳电池的I-V特性

8.4 太阳电池的效率

8.5 光产生电流与收集效率

8.6 影响太阳电池效率的因素

8.7 肖特基势垒和MIS太阳电池

8.8 非晶硅（a-Si）太阳电池

8.8.1 非晶硅PIN结太阳电池

8.8.2 非晶硅肖特基势垒太阳电池

8.9 光电二极管的基本结构与工作原理

8.9.1 PIN光电二极管

8.9.2 雪崩光电二极管

8.9.3 金属一半导体光电二极管

8.9.4 异质结光电二极管

8.1 0 光电二极管的特性参数

8.1 0.1 量子效率和响应度

8.1 0.2 响应速度

8.1 0.3 噪声特性

8.1 0.4 其他几个概念

习题

参考文献

第9章 发光二极管和半导体激光器

9.1 辐射复合与非辐射复合

9.1.1 辐射复合

9.1.2 非辐射复合

9.2 LED的基本结构和工作原理

9.3 LED的特性参数

9.3.1 I-V特性

9.3.2 量子效率

9.3.3 光谱分布

9.4 可见光LED

9.4.1 GaP LED

9.4.2 GaAs1-XPx LED

9.4.3 GaN LED

9.5 红外LED

9.6 异质结LED

9.7 半导体激光器及其基本结构

9.8 半导体受激发射的条件

9.8.1 粒子数反转分布

9.8.2 光学谐振腔

9.8.3 振荡的阈值条件

9.8.4 阈值电流

9.9 结型半导体激光器的特性

9.9.1 阈值特性

9.9.2 转换效率

9.9.3 光谱分布

9.1 0 异质结激光器

9.1 0.1 单异质结激光器

9.1 0.2 双异质结激光器

习题

参考文献

附录

《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：半导体器件物理（第2版）》介绍了常用半导体器件的基本结构、工作原理、主要性能和基本工艺技术。全书内容包括：半导体物理基础、PN结、双极结型晶体管、金属-半导体结、结型场效应晶体管和金属-半导体场效应晶体管、金属-氧化物-半导体场效应晶体管、电荷转移器件、半导体太阳电池及光电二极管、发光二极管和半导体激光器等。
《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：半导体器件物理（第2版）》可作为高等院校电子科学与技术、微电子学、光电子技术等专业的半导体器件物理相关课程的教材，也可供有关科研人员和工程技术人员参考。

《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：半导体器件物理（第2版）》共分10章。其中第一章为半导体物理基础，这一章所提供的简明而充分的半导体物理知识可作为没有学过半导体物理的读者学习本书以后诸章内容的必要的和足够的准备知识。同时，由于这一章和其后各章的有机结合，也为学习过半导体物理的读者提供了很多的方便。
在本书编写过程中，作者力图做到物理图像清晰，理论运用准确，数学推导正确，文字叙述简明、流畅。