本書為普通高等教育“十一五”、“十二五”國家級(jí)規(guī)劃教材。本書首先介紹半導(dǎo)體器件基本方程。在此基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)地介紹PN結(jié)二極管、雙極結(jié)型晶體管（BJT）和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、工作特性和SPICE模型。本書還介紹了主要包括HEMT和HBT的異質(zhì)結(jié)器件。書中提供大量習(xí)題，便于讀者鞏固及加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。本書適合作為高等學(xué)校電子科學(xué)與技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)、微電子學(xué)等專業(yè)相關(guān)課程的教材，也可供其他相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生和工程技術(shù)人員閱讀參考。

第1章半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)及基本方程

11半導(dǎo)體晶格

111基本的晶體結(jié)構(gòu)

112晶向和晶面

113原子價(jià)鍵 

12半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)

121原子的能級(jí)和晶體的能帶

122半導(dǎo)體中電子的狀態(tài)和能帶

123半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)和有效質(zhì)量

124導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體

13平衡狀態(tài)下載流子濃度

131費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布

132本征載流子濃度

133雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度

134簡并半導(dǎo)體的載流子濃度

14非平衡載流子

141非平衡載流子的注入與復(fù)合過程

142非平衡載流子的壽命

143復(fù)合理論

15載流子的輸運(yùn)現(xiàn)象

151載流子的漂移運(yùn)動(dòng)及遷移率

152載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

153愛因斯坦關(guān)系

16半導(dǎo)體器件基本方程

161泊松方程

162輸運(yùn)方程

163連續(xù)性方程

164方程的積分形式

165基本方程的簡化與應(yīng)用舉例

本章參考文獻(xiàn)

第2章PN結(jié)

21PN結(jié)的平衡狀態(tài)

211空間電荷區(qū)的形成

212內(nèi)建電場(chǎng)、內(nèi)建電勢(shì)與耗盡區(qū)寬度

213能帶圖

214線性緩變結(jié)

215耗盡近似和中性近似的適用性

22PN結(jié)的直流電流電壓方程

221外加電壓時(shí)載流子的運(yùn)動(dòng)情況

222勢(shì)壘區(qū)兩旁載流子濃度的玻耳茲曼分布

223擴(kuò)散電流

224勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生復(fù)合電流

225正向?qū)妷?/p>

226薄基區(qū)二極管

23準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)與大注入效應(yīng)

231自由能與費(fèi)米能級(jí)

232準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)

233大注入效應(yīng)

24PN結(jié)的擊穿

241碰撞電離率和雪崩倍增因子

242雪崩擊穿

243齊納擊穿

244熱擊穿

25PN結(jié)的勢(shì)壘電容

251勢(shì)壘電容的定義

252突變結(jié)的勢(shì)壘電容

253線性緩變結(jié)的勢(shì)壘電容

254實(shí)際擴(kuò)散結(jié)的勢(shì)壘電容

26PN結(jié)的交流小信號(hào)特性與擴(kuò)散電容

261交流小信號(hào)下的擴(kuò)散電流

262交流導(dǎo)納與擴(kuò)散電容

263二極管的交流小信號(hào)等效電路

27PN結(jié)的開關(guān)特性

271PN結(jié)的直流開關(guān)特性

272PN結(jié)的瞬態(tài)開關(guān)特性

273反向恢復(fù)過程

274存儲(chǔ)時(shí)間與下降時(shí)間

28SPICE中的二極管模型

習(xí)題二

本章參考文獻(xiàn)

第3章雙極結(jié)型晶體管

31雙極結(jié)型晶體管基礎(chǔ)

311雙極結(jié)型晶體管的結(jié)構(gòu)

312偏壓與工作狀態(tài)

313少子濃度分布與能帶圖

314晶體管的放大作用

32均勻基區(qū)晶體管的電流放大系數(shù)

321基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)

322基區(qū)渡越時(shí)間

323發(fā)射結(jié)注入效率

324電流放大系數(shù)

33緩變基區(qū)晶體管的電流放大系數(shù)

331基區(qū)內(nèi)建電場(chǎng)的形成

332基區(qū)少子電流密度與基區(qū)少子濃度分布

333基區(qū)渡越時(shí)間與輸運(yùn)系數(shù)

334注入效率與電流放大系數(shù)

335小電流時(shí)放大系數(shù)的下降

336發(fā)射區(qū)重?fù)诫s的影響

337異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管

34雙極結(jié)型晶體管的直流電流電壓方程

341集電結(jié)短路時(shí)的電流

342發(fā)射結(jié)短路時(shí)的電流

343晶體管的直流電流電壓方程

344晶體管的輸出特性

345基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)

35雙極結(jié)型晶體管的反向特性

351反向截止電流

352共基極接法中的雪崩擊穿電壓

353共發(fā)射極接法中的雪崩擊穿電壓

354發(fā)射極與基極間接有外電路時(shí)的反向電流與擊穿電壓

355發(fā)射結(jié)擊穿電壓

356基區(qū)穿通效應(yīng)

36基極電阻

361方塊電阻

362基極接觸電阻和接觸孔邊緣到工作基區(qū)邊緣的電阻

363工作基區(qū)的電阻和基極接觸區(qū)下的電阻

37雙極結(jié)型晶體管的功率特性

371大注入效應(yīng)

372基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)

373發(fā)射結(jié)電流集邊效應(yīng)

374晶體管的熱學(xué)性質(zhì)

375二次擊穿和安全工作區(qū)

38電流放大系數(shù)與頻率的關(guān)系

381高頻小信號(hào)電流在晶體管中的變化

382基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)與頻率的關(guān)系

383高頻小信號(hào)電流放大系數(shù)

384晶體管的特征頻率

385影響高頻電流放大系數(shù)與特征頻率的其他因素

39高頻小信號(hào)電流電壓方程與等效電路

391小信號(hào)的電荷控制模型

392小信號(hào)的電荷電壓關(guān)系

393高頻小信號(hào)電流電壓方程

394小信號(hào)等效電路

310功率增益和最高振蕩頻率

3101高頻功率增益與高頻優(yōu)值

3102最高振蕩頻率

3103高頻晶體管的結(jié)構(gòu)

311雙極結(jié)型晶體管的開關(guān)特性

3111晶體管的靜態(tài)大信號(hào)特性

3112晶體管的直流開關(guān)特性

3113晶體管的瞬態(tài)開關(guān)特性

312SPICE中的雙極晶體管模型

3121埃伯斯-莫爾(EM)模型

3122葛謀-潘(GP)模型

習(xí)題三

本章參考文獻(xiàn)

第4章絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管

41MOSFET基礎(chǔ)

42MOSFET的閾電壓

421MOS結(jié)構(gòu)的閾電壓

422MOSFET的閾電壓

43MOSFET的直流電流電壓方程

431非飽和區(qū)直流電流電壓方程

432飽和區(qū)的特性

44MOSFET的亞閾區(qū)導(dǎo)電

45MOSFET的直流參數(shù)與溫度特性

451MOSFET的直流參數(shù)

452MOSFET的溫度特性

453MOSFET的擊穿電壓

46MOSFET的小信號(hào)參數(shù)、高頻等效電路及頻率特性

461MOSFET的小信號(hào)交流參數(shù)

462MOSFET的小信號(hào)高頻等效電路

463最高工作頻率和最高振蕩頻率

464溝道渡越時(shí)間

47短溝道效應(yīng)

471小尺寸效應(yīng)

472遷移率調(diào)制效應(yīng)

473漏誘生勢(shì)壘降低效應(yīng)

474強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)

475表面勢(shì)和閾值電壓準(zhǔn)二維分析

48體硅MOSFET的發(fā)展方向

481按比例縮小的MOSFET

482雙擴(kuò)散MOSFET

483深亞微米MOSFET

484應(yīng)變硅MOSFET

485高K柵介質(zhì)及金屬柵電極MOSFET

49功率垂直型雙擴(kuò)散場(chǎng)效應(yīng)晶體管

491VDMOS器件

492超結(jié)VDMOS器件

493常規(guī)VDMOS與超結(jié)VDMOS器件的電流電壓關(guān)系的比較

410SOI MOSFET

4101SOI MOSFET結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

4102SOI MOSFET一維閾值電壓模型 

4103SOI MOSFET的電流特性

4104SOI MOSFET的亞閾值斜率

4105短溝道SOI MOSFET的準(zhǔn)二維分析

411多柵結(jié)構(gòu)MOSFET與FINFET

4111多柵MOSFET結(jié)構(gòu)

4112多柵結(jié)構(gòu)MOSFET的特征長度

4113雙柵FINFET的亞閾值斜率

4114雙柵FINFET的按比例縮小

4115多柵FINFET的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

412無結(jié)晶體管

4121無結(jié)晶體管的工作原理

4122無結(jié)晶體管的閾值電壓

4123無結(jié)晶體管的直流電流電壓關(guān)系 

4124無結(jié)晶體管的溫度特性

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電容模型

4135小信號(hào)模型

4136串聯(lián)電阻的影響

習(xí)題四

本章參考文獻(xiàn)

第5章半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)器件

51半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)

511半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的能帶突變

512半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)伏安特性

52高電子遷移率晶體管(HEMT)

521高電子遷移率晶體管的基本結(jié)構(gòu)

522HEMT的工作原理

523異質(zhì)結(jié)界面的二維電子氣

524高電子遷移率晶體管(HEMT)的直流特性

525HEMT的高頻模型

526HEMT的高頻小信號(hào)等效電路

527高電子遷移率晶體管(HEMT)的頻率特性

53異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)

531HBT的基礎(chǔ)理論

532能帶結(jié)構(gòu)與HBT性能的關(guān)系

533異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的特性

534Si/Si1-xGex異質(zhì)結(jié)雙極晶體管

習(xí)題五

本章參考文獻(xiàn)