《固態電子器件（第七版）》是2018年3月電子工業出版社出版的圖書，作者是楊建紅、李海蓉、田永輝。
基本介紹
- 中文名：固態電子器件（第七版）
- 作者：楊建紅、李海蓉、田永輝
- ISBN：9787121315657
- 頁數：432頁
- 定價：109元
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2018年3月
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書是固態電子器件的教材，全書分為固體物理基礎和半導體器件物理兩大部分，共10章。第1章至第4章介紹半導體材料及其生長技術、量子力學基礎、半導體能帶以及過剩載流子。第5章至第10章介紹各種電子器件和積體電路的結構、工作原理以及製造工藝等，包括：p-n結、金屬-半導體結、異質結；場效應電晶體；雙極結型電晶體；光電子器件；高頻、大功率及納電子器件。第9章使用較大篇幅介紹CMOS製造工藝，從器件物理角度介紹SRAM、DRAM、CCD、快閃記憶體等集成器件的結構和工作原理。本書的器件種類基本涵蓋了所有的器件大類，反映了現代電子器件的基礎理論、工作原理、二級效應以及發展趨勢。各章均給出小結，並附有習題、參考讀物和自測題。
圖書目錄
目 錄
第1章 晶體性質和半導體生長 1
1.1 半導體材料 1
1.2 晶格 2
1.2.1 周期結構 2
1.2.2 立方晶格 4
1.2.3 晶面與晶向 5
1.2.4 金剛石晶格 7
1.3 大塊晶體生長 9
1.3.1 原材料的製備 9
1.3.2 單晶的生長 9
1.3.3 晶片加工 11
1.3.4 晶體摻雜 11
1.4 薄層晶體的外延生長 12
1.4.1 外延生長的晶格匹配 13
1.4.2 氣相外延 14
1.4.3 分子束外延 16
1.5 周期性結構中波的傳播 17
小結 18
習題 19
參考讀物 20
自測題 20
第2章 原子和電子 22
2.1 關於物理模型 22
2.2 重要實驗及其結果 23
2.2.1 光電效應 23
2.2.2 原子光譜 25
2.3 玻爾模型 26
2.4 量子力學基礎知識 28
2.4.1 幾率和不確定性原理 29
2.4.2 薛丁格波動方程 30
2.4.3 勢阱問題 32
2.4.4 量子隧穿 33
2.5 原子結構和元素周期表 34
2.5.1 氫原子 34
2.5.2 元素周期表 36
小結 39
習題 40
參考讀物 41
自測題 41
第3章 半導體的能帶和載流子 43
3.1 固體結合性質與能帶 43
3.1.1 固體的結合性質 43
3.1.2 能帶 45
3.1.3 金屬、半導體和絕緣體 47
3.1.4 直接禁帶半導體和間接禁帶半導體 48
3.1.5 化合物半導體能帶結構隨組分的變化 49
3.2 半導體中的載流子 50
3.2.1 電子和空穴 51
3.2.2 有效質量 54
3.2.3 本徵半導體 56
3.2.4 非本徵半導體 57
3.2.5 量子阱中的電子和空穴 60
3.3 載流子濃度 60
3.3.1 費米能級 61
3.3.2 平衡態電子和空穴濃度 62
3.3.3 載流子濃度對溫度的依賴關係 66
3.3.4 雜質補償和空間電荷中性 67
3.4 載流子在電場和磁場中的運動 68
3.4.1 電導率和遷移率 68
3.4.2 電阻率 71
3.4.3 遷移率對溫度和摻雜濃度的依賴關係 72
3.4.4 高場效應 74
3.4.5 霍爾效應 74
3.5 平衡態費米能級的不變性 76
小結 77
習題 78
參考讀物 80
自測題 81
第4章 半導體中的過剩載流子 83
4.1 半導體對光的吸收特性 83
4.2 半導體發光 85
4.2.1 光致發光 85
4.2.2 電致發光 87
4.3 載流子壽命和光電導 87
4.3.1 電子和空穴的直接複合 87
4.3.2 間接複合；載流子俘獲 89
4.3.3 穩態載流子濃度；準費米能級 91
4.3.4 光電導 93
4.4 載流子在半導體中的擴散 93
4.4.1 擴散機制 94
4.4.2 載流子的擴散和漂移；自建電場 96
4.4.3 擴散和複合；連續性方程 98
4.4.4 穩態注入；擴散長度 99
4.4.5 Haynes-Shockley實驗 101
4.4.6 準費米能級的空間梯度 103
小結 104
習題 104
參考讀物 107
自測題 107
第5章 半導體p-n結和金屬-半導體結 109
5.1 p-n結的製造 109
5.1.1 熱氧化 109
5.1.2 擴散 111
5.1.3 快速熱處理 112
5.1.4 離子注入 113
5.1.5 化學氣相澱積 114
5.1.6 光刻 115
5.1.7 腐蝕(刻蝕) 117
5.1.8 金屬化 118
5.2 平衡態p-n結 120
5.2.1 接觸電勢 120
5.2.2 平衡態費米能級 123
5.2.3 結的空間電荷 124
5.3 結的正偏和反偏；穩態特性 127
5.3.1 結電流的定性分析 127
5.3.2 載流子的注入 130
5.3.3 反向偏置 136
5.4 反向擊穿 138
5.4.1 齊納擊穿 139
5.4.2 雪崩擊穿 140
5.4.3 整流二極體 142
5.4.4 擊穿二極體 144
5.5 瞬態特性和交流特性 144
5.5.1 存儲電荷的瞬態變化 145
5.5.2 反向恢復過程 147
5.5.3 開關二極體 149
5.5.4 p-n結電容 149
5.5.5 變容二極體 152
5.6 對二極體簡單理論的修正 153
5.6.1 接觸電勢對載流子注入的影響 154
5.6.2 空間電荷區內載流子的產生和複合 155
5.6.3 歐姆損耗 157
5.6.4 緩變結 159
5.7 金屬-半導體結 160
5.7.1 肖特基勢壘 160
5.7.2 整流接觸 161
5.7.3 歐姆接觸 163
5.7.4 典型的肖特基勢壘 164
5.8 異質結 165
小結 168
習題 169
參考讀物 175
自測題 175
第6章 場效應電晶體 177
6.1 場效應電晶體的工作原理 178
6.1.1 電晶體的負載線 178
6.1.2 放大和開關作用 178
6.2 結型場效應電晶體 179
6.2.1 夾斷和飽和 180
6.2.2 柵的控制作用 181
6.2.3 電流-電壓特性 182
6.3 金屬-半導體場效應電晶體 184
6.3.1 GaAs金屬-半導體場效應電晶體 184
6.3.2 高電子遷移率電晶體 185
6.3.3 短溝效應 186
6.4 金屬-絕緣體-半導體場效應電晶體 187
6.4.1 MOSFET的基本工作原理 187
6.4.2 理想MOS結構的性質 190
6.4.3 真實表面的影響 197
6.4.4 閾值電壓 199
6.4.5 電容-電壓(C-V)特性分析 200
6.4.6 瞬態電容測量(C-t測量) 203
6.4.7 氧化層的電流-電壓(I-V)特性 204
6.5 MOS場效應電晶體 206
6.5.1 輸出特性 207
6.5.2 轉移特性 209
6.5.3 遷移率模型 211
6.5.4 短溝MOSFET的I-V特性 213
6.5.5 閾值電壓的控制 214
6.5.6 襯底偏置效應(體效應) 217
6.5.7 亞閾值區特性 219
6.5.8 MOSFET的等效電路 220
6.5.9 按比例縮小和熱電子效應 221
6.5.10 漏致勢壘降低效應 225
6.5.11 短溝效應和窄溝效應 226
6.5.12 柵誘導泄漏電流 227
6.6 先進MOSFET結構 228
6.6.1 金屬柵-高k介質MOS結構 228
6.6.2 高遷移率溝道材料和應變矽材料 229
6.6.3 SOI MOSFET和FinFET 231
小結 233
習題 234
參考讀物 237
自測題 238
第7章 雙極結型電晶體 242
7.1 BJT的基本工作原理 242
7.2 BJT的放大作用 244
7.3 BJT的製造工藝簡介 247
7.4 少數載流子分布和器件的端電流 249
7.4.1 基區內擴散方程的求解 249
7.4.2 端電流分析 252
7.4.3 端電流的近似表達式 253
7.4.4 電流傳輸係數 255
7.5 BJT的偏置狀態和工作模式 256
7.5.1 BJT的耦合二極體模型 256
7.5.2 電荷控制分析 260
7.6 BJT的開關特性 262
7.6.1 截止 262
7.6.2 飽和 263
7.6.3 開關周期 264
7.6.4 開關電晶體的主要參數 264
7.7 某些重要的物理效應 265
7.7.1 載流子在基區的漂移 266
7.7.2 基區變窄效應(Early效應) 267
7.7.3 雪崩擊穿 268
7.7.4 小注入和大注入；熱效應 269
7.7.5 基區串聯電阻：發射極電流集邊效應 269
7.7.6 BJT的Gummel-Poon模型 270
7.7.7 基區變寬效應(Kirk效應) 274
7.8 BJT的頻率限制因素 275
7.8.1 結電容和充電時間 275
7.8.2 渡越時間效應 277
7.8.3 Webster效應 277
7.8.4 高頻電晶體 278
7.9 異質結雙極型電晶體 279
小結 281
習題 281
參考讀物 284
自測題 284
第8章 光電子器件 286
8.1 光電二極體 286
8.1.1 p-n結對光照的回響 286
8.1.2 太陽能電池 289
8.1.3 光探測器 291
8.1.4 光探測器的增益、頻寬和信噪比 293
8.2 發光二極體 295
8.2.1 發光材料 295
8.2.2 光纖通信 298
8.3 雷射器 300
8.4 半導體雷射器 303
8.4.1 粒子數反轉 303
8.4.2 p-n結雷射器的發射光譜 304
8.4.3 半導體雷射器的主要製造步驟 305
8.4.4 半導體異質結雷射器 306
8.4.5 半導體雷射器所用的材料 308
8.4.6 量子級聯雷射器 309
小結 310
習題 311
參考讀物 312
自測題 313
第9章 半導體積體電路 314
9.1 積體電路的背景知識 314
9.1.1 集成化的優點 314
9.1.2 積體電路的分類 315
9.2 積體電路的發展歷程 316
9.3 單片積體電路元件 318
9.3.1 CMOS工藝集成 319
9.3.2 其他元件的集成 329
9.4 電荷轉移器件 333
9.4.1 MOS電容的動態效應 333
9.4.2 CCD的基本結構和工作原理 334
9.4.3 CCD器件結構的改進 335
9.4.4 CCD的套用 336
9.5 超大規模積體電路 336
9.5.1 邏輯器件 338
9.5.2 半導體存儲器 345
9.6 測試、壓焊與封裝 353
9.6.1 測試 354
9.6.2 引線壓焊 354
9.6.3 晶片倒裝技術 356
9.6.4 封裝 357
小結 358
習題 359
參考讀物 359
自測題 359
第10章 高頻、大功率及納電子器件 361
10.1 隧道二極體 361
10.2 碰撞雪崩渡越時間(IMPATT)二極體 364
10.3 耿氏(Gunn)二極體 366
10.3.1 電子轉移機制 366
10.3.2 空間電荷疇的形成及其漂移 368
10.4 p-n-p-n二極體 369
10.4.1 基本結構 370
10.4.2 雙電晶體模型 371
10.4.3 電流傳輸係數的改變 371
10.4.4 正向阻斷態 372
10.4.5 正嚮導通態 372
10.4.6 觸發機制 373
10.5 半導體可控整流器 374
10.5.1 柵極的控制作用 374
10.5.2 SCR的關斷 375
10.6 絕緣柵雙極型電晶體 376
10.7 納電子器件 377
10.7.1 零維量子點 378
10.7.2 一維量子線 378
10.7.3 二維層狀晶體 379
10.7.4 自旋電子存儲器 380
10.7.5 納電子阻變存儲器 382
小結 382
習題 383
參考讀物 384
自測題 384
附錄A 常用符號的定義 385
附錄B 物理常量和換算因子 389
附錄C 常用半導體材料的性質(300 K) 390
附錄D 導帶態密度的推導 391
附錄E 費米-狄拉克分布的推導 394
附錄F Si(100)面乾氧和濕氧生長SiO2層的厚度隨氧化時間和溫度的變化關係 397
附錄G 某些雜質在Si中的固溶度 398
附錄H 某些雜質在Si和SiO2中的擴散係數 399
附錄I Si中離子注入的射程與射程偏差隨注入能量的變化關係 400
部分自測題答案 401
術語表 403
