微電子器件基礎（第2版）

《微電子器件基礎（第2版）》是2013年1月電子工業出版社出版的圖書，作者是蘭慕傑、來逢昌。

基本介紹

• 中文名：微電子器件基礎（第2版）
• 作者：蘭慕傑、來逢昌
• 出版時間：2013年1月
• 出版社：電子工業出版社
• 頁數：352 頁
• ISBN：9787121190711
• 定價：45 元
• 開本：16 開

內容簡介

本書是哈爾濱工業大學“國家積體電路人才培養基地”教學建設成果。本書重點介紹p-n結二極體、雙極型電晶體和場效應電晶體的基本結構、工作原理、直流特性、頻率特性、功率特性和開關特性，以及描述這些特性的有關參數；簡要介紹晶閘管、異質結雙極電晶體、靜電感應電晶體、絕緣柵雙極電晶體、單結電晶體、雙極反型溝道場效應電晶體和穿通型電晶體等微電子器件的基本概念、結構和工作原理。本書配有PPT等教學資源。

圖書目錄

第1章 p-n結二極體 1

1.1 p-n結的形成及平衡狀態 1

1.1.1 p-n結的形成與空間電荷區 1

1.1.2 平衡p-n結的能帶圖與勢壘高度 4

1.2 p-n結的直流特性 8

1.2.1 正向p-n結 8

1.2.2 反向p-n結 20

1.2.3 溫度對p-n結電流和電壓的影響 24

1.3 p-n結空間電荷區和勢壘電容 25

1.3.1 p-n結空間電荷區的電場和電位分布 26

1.3.2 p-n結勢壘電容 31

1.4 p-n結的小信號交流特性 38

1.4.1 p-n結小信號交流電流-電壓方程 38

1.4.2 p-n結的小信號交流導納 40

1.4.3 p-n結擴散電容 40

1.5 p-n結的擊穿特性 41

1.5.1 p-n結擊穿機理 41

1.5.2 雪崩擊穿條件 43

1.5.3 雪崩擊穿電壓及其影響因素 46

1.5.4 擊穿現象的套用——穩壓二極體 53

1.6 p-n結二極體的開關特性 54

1.7 p-n結二極體的其他類型 59

1.7.1 反向電阻階躍恢復二極體 59

1.7.2 超高頻二極體 60

1.7.3 鉗位二極體 63

1.7.4 噪聲二極體 64

1.7.5 雪崩渡越二極體 64

1.7.6 隧道二極體 66

1.7.7 反向二極體 67

思考與練習 68

第2章 雙極型電晶體的直流特性 70

2.1 電晶體的基本結構和雜質分布 70

2.1.1 電晶體的基本結構 70

2.1.2 雜質分布 70

2.2 電晶體的放大機理 72

2.2.1 電晶體的能帶圖及少子分布 72

2.2.2 電晶體中的電流傳輸過程及放大作用 73

2.3 電晶體的直流I-V特性及電流增益 76

2.3.1 均勻基區電晶體（以npn管為例） 76

2.3.2 緩變基區電晶體（以npn管為例） 82

2.3.3 影響電流放大係數的其他因素 90

2.4 電晶體的反向電流及擊穿電壓 93

2.4.1 電晶體的反向電流 93

2.4.2 電晶體的擊穿電壓 95

2.5 雙極型電晶體的直流特性曲線 98

2.5.1 共基極直流特性曲線 99

2.5.2 共發射極直流特性曲線 99

2.6 基極電阻 100

2.6.1 概述 100

2.6.2 梳狀結構電晶體的基極電阻 101

2.7 埃伯爾斯-莫爾（Ebers-Moll）模型 103

思考與練習 105

第3章 雙極型電晶體的頻率特性 108

3.1 電晶體交流電流放大係數與頻率參數 108

3.2 電晶體交流特性的理論分析 109

3.2.1 均勻基區電晶體交流特性分析 110

3.2.2 緩變基區電晶體交流特性分析 114

3.3 電晶體的高頻參數及等效電路 114

3.3.1 電晶體高頻Y參數及其等效電路 115

3.3.2 電晶體高頻h參數及等效電路 120

3.4 高頻下電晶體中載流子的輸運及中間參數 123

3.4.1 發射效率及發射結延遲時間 123

3.4.2 基區輸運係數及基區渡越時間 125

3.4.3 集電結勢壘輸運係數及渡越時間 129

3.4.4 集電區倍增因子與集電極延遲時間 131

3.5 電晶體電流放大係數的頻率關係 133

3.5.1 共基極電流放大係數及其截止頻率 133

3.5.2 共發射極電流放大係數及其截止頻率 134

3.5.3 影響fT的因素和提高fT的途徑 137

3.6 電晶體的高頻功率增益和最高振盪頻率 138

3.6.1 最佳高頻功率增益 138

3.6.2 高頻優值和最高振盪頻率 140

3.6.3 提高功率增益或最高振盪頻率的途徑 141

3.7 工作條件對電晶體fT、Kpm的影響 141

3.7.1 工作點對fT的影響 141

3.7.2 工作點對Kpm的影響 142

思考與練習 143

第4章 雙極型電晶體的功率特性 144

4.1 集電極最大允許工作電流ICM 144

4.2 基區大注入效應對電流放大係數的影響 144

4.2.1 基區大注入下的電流（以npn管為例） 145

4.2.2 基區電導調製效應 147

4.2.3 基區大注入對電流放大係數的影響 148

4.3 有效基區擴展效應 149

4.3.1 均勻基區電晶體的有效基區擴展效應 149

4.3.2 緩變基區電晶體的有效基區擴展效應 151

4.4 發射極電流集邊效應 154

4.5 電晶體最大耗散功率PCM 159

4.6 二次擊穿和安全工作區 163

思考與練習 171

第5章 雙極型電晶體的開關特性 172

5.1 開關電晶體的靜態特性 172

5.2 電晶體的開關過程和開關時間 175

5.3 開關電晶體的正向壓降和飽和壓降 190

思考與練習 193

第6章 結型柵場效應電晶體 194

6.1 JFET基本結構和工作原理 194

6.2 JFET的直流特性與低頻小信號參數 198

6.2.1 肖克萊理論和JFET的直流特性 198

6.2.2 JFET的直流參數 201

6.2.3 JFET的交流小信號參數 203

6.2.4 任意溝道雜質濃度分布的JFET 204

6.2.5 四極管特性 205

6.2.6 高場遷移率的影響 206

6.2.7 關於溝道夾斷和速度飽和的討論 209

6.2.8 串聯電阻的影響 210

6.2.9 溫度對直流特性的影響 211

6.3 JFET的交流特性 213

6.3.1 交流小信號等效電路 213

6.3.2 JFET和MESFET中的電容 214

6.3.3 JFET和MESFET的頻率參數 215

6.4 JFET的功率特性 217

6.5 JFET和MESFET結構舉例 219

6.5.1 MESFET的結構 219

6.5.2 JFET的結構 222

6.5.3 V形槽矽功率JFET 223

思考與練習 224

第7章 MOS場效應電晶體 225

7.1 基本結構和工作原理 225

7.1.1 MOSFET的基本結構 225

7.1.2 MOSFET的基本工作原理 225

7.1.3 MOSFET的基本類型 227

7.2 MOSFET的閾值電壓 228

7.2.1 MOSFET閾值電壓表達式 228

7.2.2 影響MOSFET閾值電壓的因素 231

7.2.3 關於強反型狀態 237

7.3 MOSFET的I-V特性和直流特性曲線 238

7.3.1 MOSFET的電流-電壓特性 239

7.3.2 弱反型（亞閾值）區的伏安特性 242

7.3.3 MOSFET的特性曲線 243

7.3.4 MOSFET的直流參數 244

7.4 MOSFET的頻率特性 245

7.4.1 MOSFET的交流小信號參數 245

7.4.2 MOSFET的交流小信號等效電路 249

7.4.3 MOSFET的頻率特性 251

7.5 MOSFET的功率特性和功率MOSFET的結構 253

7.5.1 MOSFET的功率特性 254

7.5.2 功率MOSFET結構 255

7.5.3 功率MOSFET的導通電阻 257

7.6 MOSFET的開關特性 259

7.6.1 MOSFET的本徵延遲 259

7.6.2 MOSFET的非本徵延遲 260

7.6.3 NMOS倒相器的延遲時間 261

7.7 MOSFET的擊穿特性 264

7.8 MOSFET的溫度特性 269

7.9 MOSFET的短溝道和窄溝道效應 271

7.9.1 閾值電壓的變化 271

7.9.2 漏極特性和跨導的變化 273

7.9.3 弱反型區亞閾值漏極電流的變化 275

7.9.4 長溝道器件的最小溝道長度限制 276

7.9.5 短溝道高性能器件結構舉例 277

思考與練習 279

第8章 電晶體的噪聲特性 281

8.1 電晶體的噪聲和噪聲係數 281

8.2 電晶體的噪聲源 282

8.3 p-n結二極體的噪聲 285

8.4 雙極型電晶體的噪聲特性 286

8.5 JFET和MESFET的噪聲特性 287

8.6 MOSFET的噪聲特性 288

思考與練習 290

第9章 其他類型的微電子器件 292

9.1 晶閘管 292

9.1.1 二極晶閘管 292

9.1.2 三極晶閘管 296

9.1.3 反嚮導通晶閘管 297

9.1.4 雙向晶閘管 298

9.2 異質結雙極電晶體 299

9.3 靜電感應電晶體 302

9.4 絕緣柵雙極電晶體（IGBT） 306

9.5 單結電晶體 308

9.6 雙極反型溝道場效應電晶體（BICFET） 310

9.7 穿通型電晶體 310

9.7.1 可透基區電晶體 310

9.7.2 穿通型場效應電晶體 311

9.7.3 空間電荷限制三極體 311

附錄I 常溫下主要半導體的物理性質 313

附錄II 常用介質膜的物理參數 315

附錄III 常用物理常數表 317

附錄IV 矽電阻率與雜質濃度的關係（300 K） 318

附錄V 矽中遷移率與雜質濃度的關係 319

附錄VI 擴散結勢壘電容和勢壘寬度關係曲線 320

附錄VII 矽中擴散層平均電導與表面濃度、結深關係 328

附錄VIII 半導體分立器件型號命名法 332

參考文獻 336