半导体器件物理

本书介绍了常用半导体器件的基本结构、工作原理以及电特性，在此基础上，对本领域的近期新研究进展做了较为详尽的介绍，反映了当前优选的研究水平，对于培养适应新时期微电子器件发展的本科生和研究生具有重要作用，对于促进我国集成电路产业的发展，解决芯片“卡脖子”问题具有重要意义。

本书主要描述常用半导体器件的基本结构、工作原理以及电特性。内容包括：半导体物理基础、PN结、PN结二极管应用、双极型晶体管、结型场效应晶体管、MOSFET以及新型场效应晶体管，如FinFET、SOI FET、纳米线围栅(GAA)FET等，共计七章。与同类教材比较，本教材增加了pn结二极管应用以及新型场效应晶体管的介绍，反映了本领域的近期新研究进展，丰富了BJT和MOSFET的相关内容，对重要知识点有更详尽的解释说明，便于学生自学，也可供本领域科研人员和工程技术人员参考。

简历：1978．2 － 1982.1 华中工学院固体电子学系本科毕业，获工学学士学位1982．2 － 1984.9 华中工学院固体电子学系硕士毕业，获工学硕士学位1989．9 － 1993.11 华中理工大学固体电子学系博士毕业，获工学博士学位1984．9 －1986.10 华中工学院固体电子学系 助教1986．11 － 1994.5 华中理工大学固体电子学系 讲师1994．6 － 2000.1 华中理工大学固体电子学系 副教授2000．2 － 2012.6 华中科技大学电子科学与技术系 教授，博导2012.6 - 华中科技大学光学与电子信息学院 教授，博导1995.12－1997.6 香港大学电机电子工程学系资深研究员1997.7 －1999.6 香港大学电机电子工程学系博士后研究主要科研成果：1.2019年获湖北省自然科学奖三等奖；获国家自然科学基金面上项目九项。

第1章半导体物理基础(1)
1.1半导体材料(1)
1.1.1半导体材料的原子构成(1)
1.1.2半导体材料的晶体结构(2)
1.2半导体中的电子(3)
1.2.1量子力学简介(4)
1.2.2半导体中电子的特性与能带(8)
1.2.3载流子(11)
1.3载流子的浓度(14)
1.3.1电子的统计分布规律(14)
1.3.2载流子浓度与费米能级的关系(16)
1.3.3本征半导体与杂质半导体(16)
1.3.4非平衡载流子(22)
1.3.5准费米能级(24)
1.4载流子的输运(25)
1.4.1载流子的散射(25)
1.4.2载流子的漂移运动与迁移率(25)
1.4.3漂移电流与电导率(28)
1.4.4扩散运动与扩散系数(29)
1.4.5电流密度方程与爱因斯坦关系式(30)
1.5连续性方程与扩散方程(31)
1.5.1连续性方程(31)
1.5.2扩散方程(32)
1.6泊松方程(33)
思考题1(34)
习题1(34)
第2章PN结(36)
2.1PN结的结构及其杂质分布(36)
2.1.1突变结(36)
2.1.2缓变结(37)
2.2平衡PN结(38)
2.2.1空间电荷区的形成(38)
2.2.2能带与接触电势差(39)
2.2.3载流子浓度分布(41)
2.2.4空间电荷区中的电场(42)
2.3理想PN结的伏安特性(45)
2.3.1正向特性(45)
2.3.2反向特性(48)
2.3.3理想PN结的伏安特性(51)
2.4实际PN结的特性(54)
2.4.1空间电荷区的复合电流(54)
2.4.2空间电荷区的产生电流(57)
2.4.3表面漏电流与表面复合、产生电流(58)
2.4.4大注入效应(59)
2.4.5PN结的温度特性(62)
2.5PN结的击穿(63)
2.5.1雪崩击穿(63)
2.5.2隧道击穿(66)
2.5.3热击穿(67)
2.5.4影响击穿电压的因素(68)
2.6PN结的小信号特性(70)
2.6.1交流小信号电导(70)
2.6.2势垒电容(71)
2.6.3扩散电容(73)
思考题2(74)
习题2(75)
第3章PN结二极管(76)
3.1变容二极管(76)
3.1.1PN结电容电压特性(76)
3.1.2变容二极管结构和工艺(79)
3.1.3变容二极管主要参数(80)
3.2隧道二极管(81)
3.2.1隧道二极管的工作原理(81)
3.2.2隧道电流和过量电流(83)
3.2.3等效电路及特性(84)
3.3雪崩二极管(85)
3.3.1崩越二极管(85)
3.3.2俘越二极管(88)
3.4PN结太阳能电池(89)
3.4.1光生伏特效应(89)
3.4.2PN结太阳能电池基本特性(90)
3.5发光二极管(92)
3.6激光二极管(94)
3.6.1粒子数的反转分布(95)
3.6.2光反馈和激光振荡(96)
思考题3(97)
习题3(98)
第4章双极晶体管(99)
4.1双极晶体管的结构(99)
4.1.1晶体管的基本结构(99)
4.1.2晶体管的结构特点(101)
4.2双极晶体管的放大作用(103)
4.2.1直流电流放大系数和晶体管内载流子的传输(103)
4.2.2共基极与共射极直流电流放大系数(105)
4.3双极晶体管电流增益(106)
4.3.1均匀基区晶体管直流电流增益(107)
4.3.2缓变基区晶体管直流电流增益(113)
4.3.3影响电流增益的因素(117)
4.4反向直流参数与基极电阻(121)
4.4.1BJT反向截止电流(121)
4.4.2BJT反向击穿电压(122)
4.4.3BJT基极电阻(125)
4.5双极晶体管直流伏安特性(128)
4.5.1均匀基区晶体管直流伏安特性(128)
4.5.2双极晶体管的特性曲线(129)
4.6双极晶体管频率特性(132)
4.6.1交流小信号电流传输(132)
4.6.2交流小信号传输延迟时间(135)
4.6.3交流小信号电流增益(137)
4.6.4双极晶体管频率特性参数(139)
4.7双极晶体管的开关特性(142)
4.7.1双极晶体管的开关原理(142)
4.7.2晶体管的开关过程和开关时间(144)
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