半导体器件原理简明教程(第2版)

本书在简要介绍半导体物理知识的基础上，讨论了pn结、双极型晶体管、结型场效应晶体管、绝缘栅场效应晶体管、金属-半导体接触和异质结、半导体光电子器件、其他半导体器件的基本结构、基本工作原理和基本分析方法。本书语言简明、物理概念清楚，可作为高等院校电子信息类相关专业半导体器件原理课程的教材，也可供有关科研人员和工程技术人员参考。

第1章半导体物理基础1
1.1晶体结构1
1.2能带结构6
1.3半导体中载流子的统计分布9
1.4载流子的漂移运动16
1.5载流子的扩散运动21
1.6非平衡载流子24
1.7半导体基本方程32
习题33
第2章pn结36
2.1pn结的形成及其单向导电性36
2.2pn结空间电荷区基本特性38
2.2.1平衡pn结的能带结构和载流子分布38
2.2.2非平衡pn结的能带结构和载流子分布40
2.2.3pn结的电场和电势分布44
2.3pn结的直流特性47
2.3.1非平衡pn结扩散区的载流子分布和扩散电流47
2.3.2pn结的势垒复合电流和产生电流48
2.3.3正偏pn结的大注入效应50
2.4pn结的耗尽层电容52
2.5pn结的小信号交流特性53
2.5.1pn结的扩散电容53
2.5.2pn结的交流参数和等效电路56
2.6pn结的开关特性56
2.7pn结的击穿58
2.7.1击穿机理概述58
2.7.2雪崩击穿条件60
2.7.3雪崩击穿电压的计算62
习题64
第3章双极型晶体管66
3.1双极型晶体管的基本结构66
3.2双极型晶体管内载流子的输运过程67
3.3双极型晶体管的电流放大系数70
3.3.1均匀基区晶体管的电流增益因子的简化推导70
3.3.2均匀基区晶体管电流增益因子的数学推导72
3.3.3缓变基区晶体管的电流放大系数77
3.3.4发射区重掺杂条件下的禁带变窄效应80
3.3.5大注入效应81
3.4晶体管的直流特性84
3.4.1晶体管的电流电压方程84
3.4.2晶体管的击穿电压88
3.4.3纵向基区扩展效应92
3.4.4发射极电流集边效应94
3.4.5晶体管的安全工作区97
3.5双极型晶体管的频率特性98
3.5.1双极型晶体管频率特性概述98
3.5.2延迟时间的计算99
3.5.3晶体管的电流放大系数的频率特性100
3.5.4晶体管的高频等效电路和优选振荡频率102
3.6双极型晶体管的开关特性106
3.6.1晶体管工作区域的划分及其饱和工作状态106
3.6.2晶体管的开关过程108
习题112
第4章场效应晶体管116
4.1结型场效应晶体管116
4.1.1结型场效应晶体管的工作原理116
4.1.2JFET的电流-电压方程117
4.1.3JFET的直流参数和频率参数121
4.1.4JFET的短沟道效应126
4.2绝缘栅场效应晶体管127
4.2.1半导体表面的特性和理想MOS结构127
4.2.2MOSFET结构及其工作原理135
4.2.3MOSFET的阈值电压138
4.2.4MOSFET的电流电压关系143
4.2.5MOSFET的亚阈区导电148
4.2.6MOSFET的击穿电压150
4.2.7MOSFET的高频等效电路和频率特性154
4.2.8MOSFET的短沟道效应157
4.2.9MOSFET阈值电压的调整163
4.2.10MOSFET的缩比理论168
4.2.11热电子效应和辐射效应169
习题171
第5章金属-半导体接触和异质结174
5.1金属-半导体接触174
5.1.1理想金属-半导体接触174
5.1.2非理想效应177
5.1.3金属-半导体接触的电流电压关系179
5.1.4欧姆接触的实现方法182
5.2异质结182
5.2.1异质结半导体材料能带结构的对应关系183
5.2.2异质结的能带图的画法183
5.2.3异质结的基本特性185
5.2.4同型异质结188
5.3应变异质结190
习题195
第6章半导体光电子器件197
6.1半导体的光吸收和光发射197
6.1.1光的基本性质197
6.1.2光在半导体中的吸收198
6.1.3半导体的光发射200
6.2太阳能电池202
6.3光探测器件205
6.4发光二极管207
6.4.1发光二极管基础207
6.4.2能带工程209
6.5半导体激光器件212
6.5.1半导体激光器件基础212
6.5.2量子阱激光器217
6.5.3垂直腔面发射激光器222
习题224
第7章其他半导体器件226
7.1信息存储器件226
7.1.1MOS电容器的动态特性226
7.1.2随机存取存储器227
7.1.3闪烁存储器229
7.1.4CCD器件231
7.2负阻器件234
7.2.1隧道二极管235
7.2.2IMPATT器件241
7.2.3Gunn二极管243
7.2.4三端负阻器件247
7.3功率器件250
7.3.1晶闸管250
7.3.2VDMOS和LDMOS255
7.3.3绝缘栅控双极型晶体管259
习题261
附录A物理常数表263
附录B晶体结构和晶格常数（A）264
附录C重要半导体的基本性质265
附录D硅、砷化镓和锗的重要性质266
附录E二氧化硅和氮化硅的性质267
附录F硅中的杂质能级268
附录G砷化镓中的杂质能级269
参考文献270