《微電子器件（第4版）》是由陳星弼、陳勇、劉繼芝、任敏編著，電子工業出版社於2018年1月出版的“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材、普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、微電子與積體電路設計系列規劃教材。該書適合作為高等學校電子科學與技術、積體電路設計與集成系統、微電子學等專業相關課程的教材，也可供其他相關專業的本科生、研究生和工程技術人員閱讀參考。
該教材共5章，集中討論了三類微電子器件，即PN結二極體、雙極結型電晶體（BJT）和絕緣柵型場效應電晶體（MOSFET）。
基本介紹
- 書名：微電子器件（第4版）
- 作者：陳星弼、陳勇、劉繼芝、任敏
- 類別：“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材、普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、微電子與積體電路設計系列規劃教材
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2018年1月
- 頁數：348 頁
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787121342677
- 字數：696千字
- CIP核字號：2018109349
成書過程,修訂情況,出版工作,內容簡介,教材目錄,教學資源,配套教材,課程資源,教材特色,作者簡介,
成書過程
修訂情況
在第4版編寫過程中，編著者參閱了相關文獻，並在總結教學實踐的基礎上進一步調整、充實了內容，以反映微電子器件領域的新成果和發展趨勢。第4版除了補充深亞微米MOS器件的多晶矽耗盡、應變矽MOSFET、高K柵介質MOSFET等現代體矽器件的內容，還增加了對幾類重要器件的分析論述，包括功率垂直型雙擴散場效應電晶體、SOI MOSFET、多柵MOSFET與FINFET、無結MOS電晶體等。
鑒於微電子器件的噪聲特性內容陳舊、套用面窄，第4版教材刪除了第3版中的相關章節。此外，第3版中第1章關於半導體基本方程的介紹理論較深，起點較高，前後銜接不夠緊密，顯得較為突兀。在第4版中簡明地增加了部分半導體物理的基礎內容。
該書由陳星弼等編著，第4版由陳勇、劉繼芝、任敏修編，黃海猛、呂信江參與了部分內容的編寫工作。
出版工作
2018年1月，《微電子器件（第4版）》由電子工業出版社出版發行。
策劃編輯、責任編輯 | 特約編輯 | 封面設計 | 印刷、裝訂 |
|---|---|---|---|
韓同平 | 鄒鳳麒、王博、段丹輝 | 張昱 | 涿州市京南印刷廠 |
內容簡介
該書共5章，首先介紹半導體器件基本方程。在此基礎上，比較全面系統地介紹PN結二極體、雙極結型電晶體（BJT）和絕緣柵場效應電晶體（MOSFET）的基本結構、基本原理、工作特性和SPICE模型。該書還介紹了主要包括HEMT和HBT的異質結器件。書中提供習題，書末的附錄給出了電晶體設計中的一些常用圖。
教材目錄
第1章半導體物理基礎及基本方程 1.1半導體晶格 1.1.1基本的晶體結構 1.1.2晶向和晶面 1.1.3原子價鍵 1.2半導體中的電子狀態 1.2.1原子的能級和晶體的能帶 1.2.2半導體中電子的狀態和能帶 1.2.3半導體中電子的運動和有效質量 1.2.4導體、半導體和絕緣體 1.3平衡狀態下載流子濃度 1.3.1費米能級和載流子的統計分布 1.3.2本徵載流子濃度 1.3.3雜質半導體的載流子濃度 1.3.4簡併半導體的載流子濃度 1.4非平衡載流子 1.4.1非平衡載流子的注入與複合過程 1.4.2非平衡載流子的壽命 1.4.3複合理論 1.5載流子的輸運現象 1.5.1載流子的漂移運動及遷移率 1.5.2載流子的擴散運動 1.5.3愛因斯坦關係 1.6半導體器件基本方程 1.6.1泊松方程 1.6.2輸運方程 1.6.3連續性方程 1.6.4方程的積分形式 1.6.5基本方程的簡化與套用舉例 本章參考文獻 第2章PN結 2.1PN結的平衡狀態 2.1.1空間電荷區的形成 2.1.2內建電場、內建電勢與耗盡區寬度 2.1.3能帶圖 2.1.4線性緩變結 2.1.5耗盡近似和中性近似的適用性 2.2PN結的直流電流電壓方程 2.2.1外加電壓時載流子的運動情況 2.2.2勢壘區兩旁載流子濃度的玻耳茲曼分布 2.2.3擴散電流 2.2.4勢壘區產生複合電流 2.2.5正嚮導通電壓 2.2.6薄基區二極體 2.3準費米能級與大注入效應 2.3.1自由能與費米能級 2.3.2準費米能級 2.3.3大注入效應 2.4PN結的擊穿 2.4.1碰撞電離率和雪崩倍增因子 2.4.2雪崩擊穿 2.4.3齊納擊穿 2.4.4熱擊穿 2.5PN結的勢壘電容 2.5.1勢壘電容的定義 2.5.2突變結的勢壘電容 2.5.3線性緩變結的勢壘電容 2.5.4實際擴散結的勢壘電容 2.6PN結的交流小信號特性與擴散電容 2.6.1交流小信號下的擴散電流 2.6.2交流導納與擴散電容 2.6.3二極體的交流小信號等效電路 2.7PN結的開關特性 2.7.1PN結的直流開關特性 2.7.2PN結的瞬態開關特性 2.7.3反向恢復過程 2.7.4存儲時間與下降時間 2.8SPICE中的二極體模型 習題二 本章參考文獻 第3章雙極結型電晶體 3.1雙極結型電晶體基礎 3.1.1雙極結型電晶體的結構 3.1.2偏壓與工作狀態 3.1.3少子濃度分布與能帶圖 3.1.4電晶體的放大作用 3.2均勻基區電晶體的電流放大係數 3.2.1基區輸運係數 3.2.2基區渡越時間 3.2.3發射結注入效率 3.2.4電流放大係數 3.3緩變基區電晶體的電流放大係數 3.3.1基區內建電場的形成 3.3.2基區少子電流密度與基區少子濃度分布 3.3.3基區渡越時間與輸運係數 3.3.4注入效率與電流放大係數 3.3.5小電流時放大係數的下降 3.3.6發射區重摻雜的影響 3.3.7異質結雙極型電晶體 3.4雙極結型電晶體的直流電流電壓方程 3.4.1集電結短路時的電流 3.4.2發射結短路時的電流 3.4.3電晶體的直流電流電壓方程 3.4.4電晶體的輸出特性 3.4.5基區寬度調變效應 3.5雙極結型電晶體的反向特性 3.5.1反向截止電流 3.5.2共基極接法中的雪崩擊穿電壓 3.5.3共發射極接法中的雪崩擊穿電壓 3.5.4發射極與基極間接有外電路時的反向電流與擊穿電壓 3.5.5發射結擊穿電壓 3.5.6基區穿通效應 3.6基極電阻 3.6.1方塊電阻 3.6.2基極接觸電阻和接觸孔邊緣到工作基區邊緣的電阻 3.6.3工作基區的電阻和基極接觸區下的電阻 3.7雙極結型電晶體的功率特性 3.7.1大注入效應 3.7.2基區擴展效應 3.7.3發射結電流集邊效應 3.7.4電晶體的熱學性質 | 3.7.5二次擊穿和安全工作區 3.8電流放大係數與頻率的關係 3.8.1高頻小信號電流在電晶體中的變化 3.8.2基區輸運係數與頻率的關係 3.8.3高頻小信號電流放大係數 3.8.4電晶體的特徵頻率 3.8.5影響高頻電流放大係數與特徵頻率的其他因素 3.9高頻小信號電流電壓方程與等效電路 3.9.1小信號的電荷控制模型 3.9.2小信號的電荷電壓關係 3.9.3高頻小信號電流電壓方程 3.9.4小信號等效電路 3.10功率增益和最高振盪頻率 3.10.1高頻功率增益與高頻優值 3.10.2最高振盪頻率 3.10.3高頻電晶體的結構 3.11雙極結型電晶體的開關特性 3.11.1電晶體的靜態大信號特性 3.11.2電晶體的直流開關特性 3.11.3電晶體的瞬態開關特性 3.12SPICE中的雙極電晶體模型 3.12.1埃伯斯-莫爾（EM）模型 3.12.2葛謀-潘（GP）模型 習題三 本章參考文獻 第4章絕緣柵型場效應電晶體 4.1MOSFET基礎 4.2MOSFET的閾電壓 4.2.1MOS結構的閾電壓 4.2.2MOSFET的閾電壓 4.3MOSFET的直流電流電壓方程 4.3.1非飽和區直流電流電壓方程 4.3.2飽和區的特性 4.4MOSFET的亞閾區導電 4.5MOSFET的直流參數與溫度特性 4.5.1MOSFET的直流參數 4.5.2MOSFET的溫度特性 4.5.3MOSFET的擊穿電壓 4.6MOSFET的小信號參數、高頻等效電路及頻率特性 4.6.1MOSFET的小信號交流參數 4.6.2MOSFET的小信號高頻等效電路 4.6.3最高工作頻率和最高振盪頻率 4.6.4溝道渡越時間 4.7短溝道效應 4.7.1小尺寸效應 4.7.2遷移率調製效應 4.7.3漏誘生勢壘降低效應 4.7.4強電場效應 4.7.5表面勢和閾值電壓準二維分析 4.8體矽MOSFET的發展方向 4.8.1按比例縮小的MOSFET 4.8.2雙擴散MOSFET 4.8.3深亞微米MOSFET 4.8.4應變矽MOSFET 4.8.5高K柵介質及金屬柵電極MOSFET 4.9功率垂直型雙擴散場效應電晶體 4.9.1VDMOS器件 4.9.2超結VDMOS器件 4.9.3常規VDMOS與超結VDMOS器件的電流電壓關係的比較 4.10SOI MOSFET 4.10.1SOI MOSFET結構特點 4.10.2SOI MOSFET一維閾值電壓模型 4.10.3SOI MOSFET的電流特性 4.10.4SOI MOSFET的亞閾值斜率 4.10.5短溝道SOI MOSFET的準二維分析 4.11多柵結構MOSFET與FINFET 4.11.1多柵MOSFET結構 4.11.2多柵結構MOSFET的特徵長度 4.11.3雙柵FINFET的亞閾值斜率 4.11.4雙柵FINFET的按比例縮小 4.11.5多柵FINFET的結構設計 4.12無結電晶體 4.12.1無結電晶體的工作原理 4.12.2無結電晶體的閾值電壓 4.12.3無結電晶體的直流電流電壓關係 4.12.4無結電晶體的溫度特性 4.13SPICE中的MOSFET模型 4.13.1MOS1模型 4.13.2MOS2模型 4.13.3MOS3模型 4.13.4電容模型 4.13.5小信號模型 4.13.6串聯電阻的影響 習題四 本章參考文獻 第5章半導體異質結器件 5.1半導體異質結 5.1.1半導體異質結的能帶突變 5.1.2半導體異質結伏安特性 5.2高電子遷移率電晶體（HEMT） 5.2.1高電子遷移率電晶體的基本結構 5.2.2HEMT的工作原理 5.2.3異質結界面的二維電子氣 5.2.4高電子遷移率電晶體（HEMT）的直流特性 5.2.5HEMT的高頻模型 5.2.6HEMT的高頻小信號等效電路 5.2.7高電子遷移率電晶體（HEMT）的頻率特性 5.3異質結雙極電晶體（HBT） 5.3.1HBT的基礎理論 5.3.2能帶結構與HBT性能的關係 5.3.3異質結雙極電晶體的特性 5.3.4Si/Si1-xGex異質結雙極電晶體 習題五 本章參考文獻 附錄A電晶體設計中的一些常用圖 A.1擴散結勢壘區寬度xd與勢壘電容CT和外加電壓V的關係曲線 A.2室溫下矽電阻率隨施主或受主濃度的變化 A.3擴散結的耗盡區在擴散層一側所占厚度xCB對耗盡區總厚度xC之比（xCB/xC）與外加電壓V的關係曲線 A.4矽中擴散層的電導率曲線 A.5矽中載流子的遷移率與擴散係數曲線 |
（註：目錄排版順序為從左列至右列）
教學資源
配套教材
《微電子器件（第4版）》配套有實驗教程——《微電子器件實驗教程》。
書名 | 作者 | 出版社 | 出版時間 | ISBN |
|---|---|---|---|---|
《微電子器件實驗教程》 | 劉繼芝、任敏 | 電子工業出版社 | 2021年7月 | 9787121415395 |
課程資源
《微電子器件（第4版）》配有慕課——“微電子器件”。
課程名稱 | 類別 | 建設院校 | 授課平台 | 授課教師 |
|---|---|---|---|---|
微電子器件 | 慕課、國家精品線上開放課程 | 中國大學MOOC | 劉繼芝、任敏、鐘智勇 |
教材特色
- 針對超大規模積體電路的基礎器件MOSFET快速發展，增加了SOI MOSFET、FINFET及無結電晶體等前沿熱點內容。
- 結合該教材主編陳星弼院士的科研成果，簡明地介紹了功率垂直型雙擴散場效應電晶體，這些內容在學生將來的工作中可以用做參考。
- 強調基本概念，突出物理圖像，注重器件物理基礎的同時更加切合微電子器件研究的前沿熱點。
- 除了增加應變矽MOSFET、高K柵介質MOSFET等現代體矽MOS器件的知識外，還增加了對幾類重要器件的分析論述，包括功率垂直型雙擴散場效應電晶體、SOl MOSFET、多柵MOSFET與FINFET、無結MOS電晶體等。
- 半導體物理的基礎內容及基本方程，專設一章進行介紹，起到學生思維銜接、梳理清楚物理機理和複雜的數學公式的作用。
作者簡介
陳星弼（已故），男，1931年1月生於上海，祖籍浙江省浦江縣，微電子學家，被譽為“中國功率器件領路人”。中國科學院院士、IEEE Fellow，九三學社社員，電子科技大學電子科學與工程學院（示範性微電子學院）教授、博士生導師。
陳勇，男，電子科技大學自動化工程學院教授、博士生導師，研究方向：網路控制系統、故障檢測與容錯、目標跟蹤、模式識別、先進控制技術、新能源汽車安全控制及智慧型交通。
劉繼芝，電子科技大學電子科學與工程學院（示範性微電子學院）積體電路與系統系副教授（副研究員等），主要研究方向為功率器件及功率積體電路、晶片ESD保護電路設計。
任敏，電子科技大學電子科學與工程學院（示範性微電子學院）微電子與固體電子系副教授，研究方向：新型矽基功率半導體器件、功率半導體器件的抗輻射加固技術。
