半導(dǎo)體器件電子學(xué)

內(nèi)容概要

本書是半導(dǎo)體器件電子學(xué)課程的教科書。全書分5章，從現(xiàn)代電子學(xué)基礎(chǔ)開始，依次講述半導(dǎo)體體特性、PN結(jié)、雙極結(jié)型晶體管(BJT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)等半導(dǎo)體器件電子學(xué)中最基本、最經(jīng)典的內(nèi)容。本書還特別強(qiáng)調(diào)SPICE分析方法。    本書屬于基礎(chǔ)課教材，內(nèi)容經(jīng)典，既可作為高校電子、電機(jī)、計(jì)算機(jī)等專業(yè)本科生或研究生教材，也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章  現(xiàn)代電子學(xué)基礎(chǔ)    1.1  電荷、電場(chǎng)和能量        1.1.1  電場(chǎng)的概念        1.1.2  電場(chǎng)中的功和能        1.1.3  靜電勢(shì)        1.1.4  電力線        1.1.5  勢(shì)能和動(dòng)能    1.2  單位制及問題的解決        1.2.1  單位因子        1.2.2  解決問題的步驟        1.2.3  單位與變量符號(hào)        1.2.4  一維問題        1.2.5  歸一化    1.3  處理運(yùn)動(dòng)電荷及靜止電荷的方程        1.3.1  電導(dǎo)率和電阻率        1.3.2  用電場(chǎng)表述的歐姆定律        1.3.3  介質(zhì)材料、電容率和極化        1.3.4  電位移        1.3.5  位移電流        1.3.6  介質(zhì)弛豫        1.3.7  泊松方程的意義    1.4  氫原子的玻爾模型        1.4.1  行星模擬        1.4.2  電磁輻射和量子        1.4.3  玻爾模型中的經(jīng)典分量        1.4.4  玻爾假設(shè)        1.4.5  模型的預(yù)言        1.4.6  玻爾模型的改進(jìn)    1.5  晶體學(xué)        1.5.1  晶格        1.5.2  單胞和原胞        1.5.3  空間晶格        1.5.4  相關(guān)晶格和晶體        1.5.5  硅晶體        1.5.6  原子平面和晶向    總結(jié)    參考文獻(xiàn)    復(fù)習(xí)題    分析題    計(jì)算機(jī)求解題    設(shè)計(jì)題第2章  半導(dǎo)體體特性    2.1  能帶        2.1.1  振子類比        2.1.2  能帶結(jié)構(gòu)與原子間距的關(guān)系        2.1.3  與價(jià)健有關(guān)的能帶        2.1.4  電子和空穴        2.1.5  能帶間隙        2.1.6  導(dǎo)體    2.2  導(dǎo)體和本征硅中的電子分布        2.2.1  費(fèi)米能級(jí)        2.2.2  導(dǎo)帶中的狀態(tài)密度        2.2.3  能帶對(duì)稱近似        2.2.4  等效態(tài)密度近似        2.2.5  本征載流子濃度    2.3  摻雜硅        2.3.1  施主摻雜和施主態(tài)氫原子模型        2.3.2  均勻摻雜        2.3.3  受主摻雜        2.3.4  雜質(zhì)補(bǔ)償        2.3.5  費(fèi)米能級(jí)“計(jì)算器”    2.4  半導(dǎo)體體材料問題的分析        2.4.1  電中性方程        2.4.2  玻耳茲曼近似        2.4.3  質(zhì)量作用定律        2.4.4  以靜電勢(shì)表示的能帶圖        2.4.5  以靜電勢(shì)表示的載流子濃度        2.4.6  玻耳茲曼關(guān)系    2.5  載流子輸運(yùn)        2.5.1  聲子和離子引起的載流子散射        2.5.2  漂移速度        2.5.3  電導(dǎo)遷移率        2.5.4  速度飽和        2.5.5  電導(dǎo)率方程        2.5.6  載流子的擴(kuò)散        2.5.7  輸運(yùn)方程        2.5.8  愛因斯坦關(guān)系式    2.6  載流子的復(fù)合和產(chǎn)生        2.6.1  過剩載流子        2.6.2  小注入復(fù)合率        2.6.3  與時(shí)間相關(guān)的復(fù)合        2.6.4  載流子壽命        2.6.5  復(fù)合機(jī)理        2.6.6  相對(duì)的和絕對(duì)的載流子濃度    2.7  連續(xù)性方程        2.7.1  恒定電場(chǎng)連續(xù)性輸運(yùn)方程        2.7.2  連續(xù)性方程的應(yīng)用        2.7.3  海恩斯.肖克萊實(shí)驗(yàn)        2.7.4  表面復(fù)合速度        2.7.5  基于復(fù)合的歐姆接觸        2.7.6  平衡和穩(wěn)態(tài)條件的比較    總結(jié)    參考文獻(xiàn)    復(fù)習(xí)題    分析題    計(jì)算機(jī)求解題    設(shè)計(jì)題第3章  PN結(jié)    3.1  PN結(jié)的概念        3.1.1  PN結(jié)的空間電荷        3.1.2  偶極層        3.1.3  電場(chǎng)和電位分布        3.1.4  結(jié)的能帶圖        3.1.5  通過PN結(jié)的載流子分布        3.1.6  對(duì)稱突變結(jié)        3.1.7  PN結(jié)的電流密度分布    3.2  耗盡近似        3.2.1  全部耗盡假設(shè)        3.2.2  電荷密度分布        3.2.3  電場(chǎng)分布        3.2.4  靜電勢(shì)分布        3.2.5  接觸電勢(shì)        3.2.6  非對(duì)稱突變結(jié)        3.2.7  單邊突變結(jié)        3.2.8  突變結(jié)的比較    3.3  偏置下的PN結(jié)        3.3.1  代數(shù)符號(hào)規(guī)則        3.3.2  反向偏置        3.3.3  正向偏置和玻耳茲曼準(zhǔn)平衡        3.3.4  PN結(jié)定律    3.4  靜態(tài)分析        3.4.1  正向電流.電壓特性        3.4.2  反向和全部結(jié)特性        3.4.3  模型和相關(guān)項(xiàng)的定義        3.4.4  分段線性模型        3.4.5  電荷控制模型        3.4.6  實(shí)際硅PN結(jié)的特性        3.4.7  大注入正向偏置    3.5  突變PN結(jié)以外的其他結(jié)        3.5.1  PIN二極管        3.5.2  線性緩變結(jié)        3.5.3  擴(kuò)散結(jié)        3.5.4  高.低結(jié)和歐姆接觸    3.6  擊穿現(xiàn)象        3.6.1  雪崩擊穿        3.6.2  隧穿        3.6.3  穿通    3.7  突變結(jié)的近似解析模型        3.7.1  泊松.玻耳茲曼方程        3.7.2  德拜長(zhǎng)度        3.7.3  泊松.玻耳茲曼方程的一次積分        3.7.4  泊松.玻耳茲曼方程的二次積分        3.7.5  耗盡近似替代        3.7.6  反型層和積累層    3.8  小信號(hào)動(dòng)態(tài)分析        3.8.1  小信號(hào)電導(dǎo)        3.8.2  擴(kuò)散電容        3.8.3  耗盡層電容        3.8.4  PN結(jié)電容的交疊        3.8.5  共存現(xiàn)象和多種時(shí)間常數(shù)        3.8.6  小信號(hào)等效電路模型        3.8.7  有效壽命和擴(kuò)散電容        3.8.8  小信號(hào)電荷控制分析        3.8.9  線性微分方程    3.9  高級(jí)動(dòng)態(tài)分析        3.9.1  分析技術(shù)概述        3.9.2  基于器件物理的電荷控制分析        3.9.3  基于電路行為的電荷控制分析        3.9.4  基于器件物理的嚴(yán)格分析        3.9.5  基于電路行為的嚴(yán)格分析        3.9.6  SPICE分析        3.9.7  數(shù)值分析舉例    總結(jié)    參考文獻(xiàn)    復(fù)習(xí)題    分析題    計(jì)算機(jī)求解題    設(shè)計(jì)題第4章  雙極結(jié)型晶體管    4.1  BJT的基礎(chǔ)        4.1.1  結(jié)構(gòu)和術(shù)語        4.1.2  偏置和端電流        4.1.3  載流子的分布        4.1.4  典型的器件尺寸和摻雜濃度        4.1.5  一維電子電流    4.2  基本的器件理論        4.2.1  內(nèi)部的電流分布        4.2.2  寄生的內(nèi)部電流        4.2.3  共發(fā)射極電流增益        4.2.4  電流增益的機(jī)理    4.3  偏置和BJT的使用        4.3.1  基本的偏置電路        4.3.2  靜態(tài)等效電路模型        4.3.3  基本的BJT放大器        4.3.4  飽和        4.3.5  其他的工作方式        4.3.6  其他的電路結(jié)構(gòu)    4.4  真實(shí)BJT的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)        4.4.1  電化學(xué)勢(shì)        4.4.2  非均勻的基區(qū)摻雜        4.4.3  根摩爾數(shù)        4.4.4  擊穿電壓        4.4.5  輸出電導(dǎo)        4.4.6  結(jié)構(gòu)的變化        4.4.7  正向和反向電流增益    4.5  大注入效應(yīng)        4.5.1  Rittner效應(yīng)        4.5.2  Webster效應(yīng)        4.5.3  雙極性效應(yīng)        4.5.4  Kirk效應(yīng)和準(zhǔn)飽和        4.5.5  基區(qū)的橫向電壓降        4.5.6  大注入效應(yīng)的綜合        4.5.7  一般摻雜基區(qū)的大注入分析    4.6  Ebers.Moll靜態(tài)模型        4.6.1  Gummel.Poon的革新        4.6.2  假設(shè)和問題的限定        4.6.3  傳輸型方程        4.6.4  原始型方程        4.6.5  方程的應(yīng)用        4.6.6  等效電路模型    4.7  小信號(hào)動(dòng)態(tài)模型        4.7.1  低頻混合模型        4.7.2  混合模型和器件物理        4.7.3  BJT的跨導(dǎo)        4.7.4  混合π模型和其他模型        4.7.5  模型精度的改善        4.7.6  電荷控制模型        4.7.7  基區(qū)充電時(shí)間        4.7.8  優(yōu)值指數(shù)    4.8  SPICE模型        4.8.1  模型方程        4.8.2  串聯(lián)電阻效應(yīng)        4.8.3  厄利(Early)效應(yīng)        4.8.4  大電流效應(yīng)        4.8.5  非理想二極管效應(yīng)        4.8.6  電容效應(yīng)        4.8.7  小信號(hào)分析舉例        4.8.8  大信號(hào)分析舉例        4.8.9  熱阻    總結(jié)    參考文獻(xiàn)    復(fù)習(xí)題    分析題    計(jì)算機(jī)求解題    設(shè)計(jì)題第5章  MOSFET    5.1  MOSFET的基本理論        5.1.1  場(chǎng)效應(yīng)晶體管        5.1.2  MOSFET的定義        5.1.3  基本分析        5.1.4  電流.電壓方程        5.1.5  通用轉(zhuǎn)移特性        5.1.6  跨導(dǎo)        5.1.7  反相器選擇    5.2  MOS電容現(xiàn)象        5.2.1  氧化層.硅邊界條件        5.2.2  近似電場(chǎng)和電勢(shì)分布        5.2.3  精確能帶圖        5.2.4  勢(shì)壘高度差        5.2.5  界面電荷        5.2.6  氧化層電荷        5.2.7  閾值電壓的計(jì)算    5.3  MOS電容建模        5.3.1  精確的解析表面建模        5.3.2  MOS電容與PN結(jié)電容的比較        5.3.3  小信號(hào)等效電路        5.3.4  理想的電容.電壓關(guān)系        5.3.5  實(shí)際的電容.電壓關(guān)系        5.3.6  MOS電容交疊的物理        5.3.7  MOS電容交疊的分析    5.4  改進(jìn)的MOSFET理論        5.4.1  溝道.結(jié)的相互作用        5.4.2  離子電荷模型        5.4.3  體效應(yīng)        5.4.4  高級(jí)長(zhǎng)溝道模型    5.5  SPICE模型        5.5.1  二級(jí)模型參數(shù)        5.5.2  二級(jí)模型        5.5.3  模型的小信號(hào)應(yīng)用        5.5.4  模型的大信號(hào)應(yīng)用    5.6  MOSFET.BJT性能比較        5.6.1  基于簡(jiǎn)單理論的跨導(dǎo)比較        5.6.2  亞閾值跨導(dǎo)理論        5.6.3  MOSFET最大 gm/Iout的計(jì)算        5.6.4  跨導(dǎo)與輸入電壓的關(guān)系        5.6.5  亞閾值跨導(dǎo)物理    總結(jié)    參考文獻(xiàn)    復(fù)習(xí)題    分析題    計(jì)算機(jī)求解題    設(shè)計(jì)題附錄A  物理常數(shù)表附錄B  硅的性質(zhì)表

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