本书为普通高等教育“十一五”、“十二五”**级规划教材。本书首先介绍半导体器件基本方程。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)和绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)的基本结构、基本原理、工作特性和SPICE模型。本书还介绍了主要包括HEMT和HBT的异质结器件。书中提供大量习题,便于读者巩固及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、微电子学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。

第1章半导体物理基础及基本方程 11半导体晶格 111基本的晶体结构 112晶向和晶面 113原子价键 12半导体中的电子状态 121原子的能级和晶体的能带 122半导体中电子的状态和能带 123半导体中电子的运动和有效质量 124导体、半导体和绝缘体 13平衡状态下载流子浓度 131费米能级和载流子的统计分布 132本征载流子浓度 133杂质半导体的载流子浓度 134简并半导体的载流子浓度 14非平衡载流子 141非平衡载流子的注入与复合过程 142非平衡载流子的寿命 143复合理论 15载流子的输运现象 151载流子的漂移运动及迁移率 152载流子的扩散运动 153爱因斯坦关系 16半导体器件基本方程 161泊松方程 162输运方程 163连续性方程 164方程的积分形式 165基本方程的简化与应用举例 本章参考文献 第2章PN结 21PN结的平衡状态 211空间电荷区的形成 21��2内建电场、内建电势与耗尽区宽度 213能带图 214线性缓变结 215耗尽近似和中性近似的适用性 22PN结的直流电流电压方程 221外加电压时载流子的运动情况 222势垒区两旁载流子浓度的玻耳兹曼分布 223扩散电流 224势垒区产生复合电流 225正向导通电压 226薄基区二极管 23准费米能级与大注入效应 231自由能与费米能级 232准费米能级 233大注入效应 24PN结的击穿 241碰撞电离率和雪崩倍增因子 242雪崩击穿 243齐纳击穿 244热击穿 25PN结的势垒电容 251势垒电容的定义 252突变结的势垒电容 253线性缓变结的势垒电容 254实际扩散结的势垒电容 26PN结的交流小信号特性与扩散电容 261交流小信号下的扩散电流 262交流导纳与扩散电容 263二极管的交流小信号等效电路 27PN结的开关特性 271PN结的直流开关特性 272PN结的瞬态开关特性 273反向恢复过程 274存储时间与下降时间 28SPICE中的二极管模型 习题二 本章参考文献 第3章双极结型晶体管 31双极结型晶体管基础 311双极结型晶体管的结构 312偏压与工作状态 313少子浓度分布与能带图 314晶体管的放大作用 32均匀基区晶体管的电流放大系数 321基区输运系数 322基区渡越时间 323发射结注入效率 324电流放大系数 33缓变基区晶体管的电流放大系数 331基区内建电场的形成 332基区少子电流密度与基区少子浓度分布 333基区渡越时间与输运系数 334注入效率与电流放大系数 335小电流时放大系数的下降 336发射区重掺杂的影响 337异质结双极型晶体管 34双极结型晶体管的直流电流电压方程 341集电结短路时的电流 342发射结短路时的电流 343晶体管的直流电流电压方程 344晶体管的输出特性 345基区宽度调变效应 35双极结型晶体管的反向特性 351反向截止电流 352共基极接法中的雪崩击穿电压 353共发射极接法中的雪崩击穿电压 354发射极与基极间接有外电路时的反向电流与击穿电压 355发射结击穿电压 356基区穿通效应 36基极电阻 361方块电阻 362基极接触电阻和接触孔边缘到工作基区边缘的电阻 363工作基区的电阻和基极接触区下的电阻 37双极结型晶体管的功率特性 371大注入效应 372基区扩展效应 373发射结电流集边效应 374晶体管的热学性质 375二次击穿和**工作区 38电流放大系数与频率的关系 381高频小信号电流在晶体管中的变化 382基区输运系数与频率的关系 383高频小信号电流放大系数 384晶体管的特征频率 385影响高频电流放大系数与特征频率的其他因素 39高频小信号电流电压方程与等效电路 391小信号的电荷控制模型 392小信号的电荷电压关系 393高频小信号电流电压方程 394小信号等效电路 310功率增益和*高振荡频率 3101高频功率增益与高频优值 3102*高振荡频率 3103高频晶体管的结构 311双极结型晶体管的开关特性 3111晶体管的静态大信号特性 3112晶体管的直流开关特性 3113晶体管的瞬态开关特性 312SPICE中的双极晶体管模型 3121埃伯斯-莫尔(EM)模型 3122葛谋-潘(GP)模型 习题三 本章参考文献 第4章绝缘栅型场效应晶体管 41MOSFET基础 42MOSFET的阈电压 421MOS结构的阈电压 422MOSFET的阈电压 43MOSFET的直流电流电压方程 431非饱和区直流电流电压方程 432饱和区的特性 44MOSFET的亚阈区导电 45MOSFET的直流参数与温度特性 451MOSFET的直流参数 452MOSFET的温度特性 453MOSFET的击穿电压 46MOSFET的小信号参数、高频等效电路及频率特性 461MOSFET的小信号交流参数 462MOSFET的小信号高频等效电路 463*高工作频率和*高振荡频率 464沟道渡越时间 47短沟道效应 471小尺寸效应 472迁移率调制效应 473漏诱生势垒降低效应 474强电场效应 475表面势和阈值电压准二维分析 48体硅MOSFET的发展方向 481按比例缩小的MOSFET 482双扩散MOSFET 483深亚微米MOSFET 484应变硅MOSFET 485高K栅介质及金属栅电极MOSFET 49功率垂直型双扩散场效应晶体管 491VDMOS器件 492超结VDMOS器件 493常规VDMOS与超结VDMOS器件的电流电压关系的比较 410SOI MOSFET 4101SOI MOSFET结构特点 4102SOI MOSFET一维阈值电压模型 4103SOI MOSFET的电流特性 4104SOI MOSFET的亚阈值斜率 4105短沟道SOI MOSFET的准二维分析 411多栅结构MOSFET与FINFET 4111多栅MOSFET结构 4112多栅结构MOSFET的特征长度 4113双栅FINFET的亚阈值斜率 4114双栅FINFET的按比例缩小 4115多栅FINFET的结构设计 412无结晶体管 4121无结晶体管的工作原理 4122无结晶体管的阈值电压 4123无结晶体管的直流电流电压关系 4124无结晶体管的温度特性 413SPICE中的MOSFET模型 4131MOS1模型 4132MOS2模型 4133MOS3模型 4134电容模型 4135小信号模型 4136串联电阻的影响 习题四 本章参考文献 第5章半导体异质结器件 51半导体异质结 511半导体异质结的能带突变 512半导体异质结伏安特性 52高电子迁移率晶体管(HEMT) 521高电子迁移率晶体管的基本结构 522HEMT的工作原理 523异质结界面的二维电子气 524高电子迁移率晶体管(HEMT)的直流特性 525HEMT的高频模型 526HEMT的高频小信号等效电路 527高电子迁移率晶体管(HEMT)的频率特性 53异质结双极晶体管(HBT) 531HBT的基础理论 532能带结构与HBT性能的关系 533异质结双极晶体管的特性 534Si/Si1-xGex异质结双极晶体管 习题五 本章参考文献