基本信息
原書名： Semiconductor Physics And Devices
原出版社： McGraw-Hill Science/Engineering/Math 作者： (美)Donald Neamen
叢書名： 國外電子與通信教材系列
出版社：電子工業出版社
ISBN：9787121146985
上架時間：2011-11-14
出版日期：2011 年10月
開本：16開
頁碼：748
版次：4-1
內容簡介
《半導體物理與器件（第四版）（英文版）》是微電子技術領域的基礎教程。全書涵蓋了量子力學、固體物理、半導體材料物理及半導體器件物理等內容，共分為三部分，十五章。第一部分是半導體材料屬性，主要討論固體晶格結構、量子力學、固體量子理論、平衡態半導體、輸運現象、半導體中的非平衡過剩載流子；第二部分是半導體器件基礎，主要討論pn結、pn結二極體、金屬半導體和半導體異質結、金屬—氧化物—半導體場效應電晶體、雙極電晶體、結型場效應電晶體；第三部分是專用半導體器件，主要介紹光器件、半導體微波和功率器件等。書中既講述了半導體基礎知識，也分析討論了小尺寸器件物理問題，具有一定的深度和廣度。全書內容豐富、概念清楚、講解深入淺出、理論分析透徹。另外，全書各章難點之後均列有例題、自測題，每章末尾均安排有複習要點、重要術語解釋及知識點。全書各章末尾列有習題和參考文獻，書後附有部分習題的答案。
《半導體物理與器件（第四版）（英文版）》可作為高等院校微電子技術專業本科生及相關專業研究生的教材或參考書，也可作為相關領域工程技術人員的參考資料。
目錄
《半導體物理與器件（第四版）（英文版）》
第一部分 半導體材料屬性
第1章 固體晶格結構1
1.0預習1
1.1半導體材料1
1.2固體類型2
1.3空間晶格3
1.3.1 原胞和晶胞3
1.3.2 基本的晶體結構4
1.3.3 晶面和密勒指數6
1.3.4 晶向9
1.4金剛石結構10
1.5原子價鍵12
*1.6固體中的缺陷和雜質14
1.6.1 固體中的缺陷14
1.6.2 固體中的雜誌16
*1.7半導體材料的生長17
1.7.1 在熔融體中生長17
1.7.2 外延生長19
1.8小結20
.重要術語解釋20
知識點21
複習題21
習題21
參考文獻24
第2章 量子力學初步25
2.0預習25
2.1量子力學的基本原理25
2.1.1 能量量子化26
2.1.2 波粒二相性27
2.1.3 不確定原理30
2.2薛丁格波動方程31
2.2.1 波動方程31
2.2.2 波函式的物理意義32
2.2.3 邊界條件33
2.3薛丁格波動方程的套用34
2.3.1 自由空間中的電子35
2.3.2 無限深勢阱36
2.3.3 階躍勢函式39
2.3.4 勢壘和隧道效應44
2.4原子波動理論的延伸46
2.4.1 單電子原子46
2.4.2 周期表50
2.5小結51
重要術語解釋51
知識點52
複習題52
習題52
參考文獻57
第3章 固體量子理論初步58
3.0預習58
3.1允帶與禁帶58
3.1.1 能帶的形成59
3.1.2 克龍尼克-潘納模型63
3.1.3 k空間能帶圖67
3.2固體中電的傳導72
3.2.1 能帶和鍵模型72
3.2.2 漂移電流74
3.2.3 電子的有效質量75
3.2.4 空穴的概念78
3.2.5 金屬、絕緣體和半導體80
3.3三維擴展83
3.3.1 矽和砷化鎵的k空間能帶圖83
3.3.2 有效質量的補充概念85
3.4狀態密度函式85
3.4.1 數學推導85
3.4.2 擴展到半導體88
3.5統計力學91
3.5.1 統計規律91
3.5.2 費米-狄拉克機率函式91
3.5.3 分布函式和費米能級93
3.6小結98
重要術語解釋98
知識點99
複習題99
習題100
參考文獻104
第4章 平衡半導體106
4.0預習106
4.1半導體中的載流子106
4.1.1 電子和空穴的平衡分布107
4.1.2 n0方程和p0方程109
4.1.3 本徵載流子濃度113
4.1.4 本徵費米能級位置116
4.2摻雜原子與能級118
4.2.1 定性描述118
4.2.2 電離能120
4.2.3 iii-v族半導體122
4.3非本徵半導體123
4.3.1 電子和空穴的平衡狀態分布123
4.3.2 n0和p0的乘積127
*4.3.3 費米-狄拉克積分128
4.3.4 簡併與非簡併半導體130
4.4施主和受主的統計學分布131
4.4.1 機率函式131
4.4.2 完全電離與束縛態132
4.5電中性狀態135
4.5.1 補償半導體135
4.5.2 平衡電子和空穴濃度136
4.6費米能級的位置141
4.6.1 數學推導142
4.6.2 ef隨摻雜濃度和溫度的變化144
4.6.3 費米能級的套用145
4.7小結147
重要術語解釋148
知識點148
複習題149
習題149
參考文獻154
第5章 載流子輸運現象156
5.0預習156
5.1載流子的漂移運動156
5.1.1 漂移電流密度156
5.1.2 遷移率159
5.1.3 電導率164
5.1.4 飽和速度169
5.2載流子擴散172
5.2.1 擴散電流密度172
5.2.2 總電流密度175
5.3雜質梯度分布176
5.3.1 感生電場176
5.3.2 愛因斯坦關係178
*5.4霍爾效應180
5.5小結183
重要術語解釋183
知識點184
複習題184
習題184
參考文獻191
第6章 半導體中的非平衡過剩載流子192
6.0預習192
6.1載流子的產生與複合193
6.1.1 平衡態半導體193
6.1.2 過剩載流子的產生與複合194
6.2過剩載流子的性質198
6.2.1 連續性方程198
6.2.2 與時間有關的擴散方程199
6.3雙極輸運201
6.3.1 雙極輸運方程的推導201
6.3.2 摻雜及小注入的約束條件203
6.3.3 雙極輸運方程的套用206
6.3.4 介電弛豫時間常數214
*6.3.5 海恩斯-肖克萊實驗216
6.4準費米能級219
*6.5過剩載流子的壽命221
6.5.1 肖克萊-里德-霍爾複合理論221
6.5.2 非本徵摻雜和小注入的約束條件225
*6.6表面效應227
6.6.1 表面態227
6.6.2 表面複合速度229
6.7小結231
重要術語解釋231
知識點232
複習題233
習題233
參考文獻240
第二部分 半導體器件基礎
第7章 pn結241
7.0預習241
7.1pn結的基本結構241
7.2零偏243
7.2.1 內建電勢差243
7.2.2 電場強度246
7.2.3 空間電荷區寬度249
7.3反偏251
7.3.1 空間電荷區寬度與電場251
7.3.2 勢壘電容（結電容）254
7.3.3 單邊突變結256
7.4結擊穿258
*7.5非均勻摻雜pn結262
7.5.1 線性緩變結263
7.5.2 超突變結265
7.6小結267
重要術語解釋268
知識點268
複習題269
習題269
參考文獻275
第8章 pn結二極體276
8.0預習276
8.1pn結電流276
8.1.1 pn結內電荷流動的定性描述277
8.1.2 理想的電流-電壓關係278
8.1.3 邊界條件279
8.1.4 少數載流子分布283
8.1.5 理想pn結電流286
8.1.6 物理學小結290
8.1.7 溫度效應292
8.1.8 短二極體293
8.2產生-複合電流和高注入級別295
8.2.1 產生複合電流296
8.2.2 高級注入302
8.3pn結的小信號模型304
8.3.1 擴散電阻305
8.3.2 小信號導納306
8.3.3 等效電路313
*8.4電荷存儲與二極體瞬態314
8.4.1 關瞬態315
8.4.2 開瞬態317
*8.5隧道二極體318
8.6小結321
重要術語解釋322
知識點322
複習題323
習題323
參考文獻330
第9章 金屬半導體和半導體異質結331
9.0預習331
9.1肖特基勢壘二極體331
9.1.1 性質上的特徵332
9.1.2 理想結的特性334
9.1.3 影響肖特基勢壘高度的非理想因素338
9.1.4 電流-電壓關係342
9.1.5 肖特基勢壘二極體與pn結二極體的比較345
9.2金屬-半導體的歐姆接觸349
9.2.1 理想非整流接觸勢壘349
9.2.2 隧道效應351
9.2.3 比接觸電阻352
9.3異質結354
9.3.1 形成異質結的材料354
9.3.2 能帶圖354
9.3.3 二維電子氣356
*9.3.4 靜電平衡態358
*9.3.5 電流-電壓特性363
9.4小結363
重要術語解釋364
知識點364
複習題365
習題365
參考文獻370
第10章 金屬-氧化物-半導體場效應電晶體基礎371
10.0預習371
10.1雙端mos結構371
10.1.1 能帶圖372
10.1.2 耗盡層厚度376
10.1.3 面電荷密度380
10.1.4 功函式差382
10.1.5 平帶電壓385
10.1.6 閾值電壓388
10.2電容-電壓特性394
10.2.1 理想c-v特性394
10.2.2 頻率特性399
10.2.3 固定柵氧化層電荷和界面電荷效應400
10.3mosfet基本工作原理403
10.3.1 mosfet結構403
10.3.2 電流-電壓關係——概念404
*10.3.3 電流-電壓關係——數學推導410
*10.3.4 跨導418
10.3.5 襯底偏置效應419
10.4頻率限制特性422
10.4.1 小信號等效電路422
10.4.2 頻率限制因素和截止頻率425
*10.5 cmos技術427
10.6 小結430
重要術語解釋431
知識點432
複習題432
習題433
參考文獻441
第11章 金屬-氧化物-半導體場效應電晶體：概念的深入443
11.0預習443
11.1非理想效應443
11.1.1 亞閾值電導444
11.1.2 溝道長度調製效應446
11.1.3 遷移率變化450
11.1.4 速度飽和452
11.1.5 彈道輸運453
11.2mosfet按比例縮小理論455
11.2.1 恆定電場按比例縮小455
11.2.2 閾值電壓——一級近似456
11.2.3 全部按比例縮小理論457
11.3閾值電壓的修正457
11.3.1 短溝道效應457
11.3.2 窄溝道效應461
11.4附加電學特性464
11.4.1 擊穿電壓464
*11.4.2 輕摻雜漏電晶體470
11.4.3 通過離子注入進行閾值調整472
*11.5輻射和熱電子效應475
11.5.1 輻射引入的氧化層電荷475
11.5.2 輻射引入的界面態478
11.5.3 熱電子充電效應480
11.6小結481
重要術語解釋481
知識點482
複習題482
習題483
參考文獻489
第12章 雙極電晶體491
12.0預習491
12.1雙極電晶體的工作原理491
12.1.1 基本工作原理493
12.1.2 電晶體電流的簡化表達式495
12.1.3 工作模式498
12.1.4 雙極電晶體放大電路500
12.2少子的分布501
12.2.1 正向有源模式502
12.2.2 其他工作模式508
12.3低頻共基極電流增益509
12.3.1 有用的因素509
12.3.2 電流增益的數學表達式512
12.3.3 小結517
12.3.4 電流增益的計算517
12.4非理想效應522
12.4.1 基區寬度調製效應522
12.4.2 大注入效應524
12.4.3 發射區禁帶變窄526
12.4.4 電流集邊效應528
*12.4.5 基區非均勻摻雜的影響530
12.4.6 擊穿電壓531
12.5等效電路模型536
*12.5.1 ebers-moll模型537
12.5.2 gummel-poon模型540
12.5.3 h-p模型541
12.6頻率上限545
12.6.1 延時因子545
12.6.2 電晶體截止頻率546
12.7大信號開關549
12.7.1 開關特性549
12.7.2 肖特基鉗位電晶體551
*12.8其他的雙極電晶體結構552
12.8.1 多晶矽發射區雙極結型電晶體552
12.8.2 sige基於電晶體554
12.8.3 異質結雙極電晶體556
12.9小結558
重要術語解釋559
知識點559
複習題560
習題560
參考文獻569
第13章 結型場效應電晶體571
13.0預習571
13.1jfet概念571
13.1.1 pn jfet的基本工作原理572
13.1.2 mesfet的基本工作原理576
13.2器件的特性578
13.2.1 內建夾斷電壓、夾斷電壓和漏源飽和電壓578
13.2.2 耗盡型jfet的理想直流i-v特性582
13.2.3 跨導587
13.2.4 mesfet588
*13.3非理想因素593
13.3.1 溝道長度調製效應594
13.3.2 飽和速度影響596
13.3.3 亞閾值特性和柵電流效應596
*13.4等效電路和頻率限制598
13.4.1 小信號等效電路598
13.4.2 頻率限制因子和截止頻率600
*13.5高電子遷移率電晶體602
13.5.1 量子阱結構603
13.5.2 電晶體性能604
13.6小結609
重要術語解釋609
知識點610
複習題610
習題611
參考文獻616
第三部分 專用半導體器件
第14章 光器件618
14.0預習618
14.1光學吸收618
14.1.1 光子吸收係數619
14.1.2 電子-空穴對的產生率622
14.2太陽能電池624
14.2.1 pn結太陽能電池624
14.2.2 轉換效率與太陽光集中627
14.2.3 非均勻吸收的影響628
14.2.4 異質結太陽能電池629
14.2.5 非晶態（無定形）矽太陽能電池630
14.3光電探測器633
14.3.1 光電導體633
14.3.2 光電二極體635
14.3.3 pin光電二極體640
14.3.4 雪崩二極體641
14.3.5 光電電晶體642
14.4光致發光和電致發光643
14.4.1 基本躍遷644
14.4.2 發光效率645
14.4.3 材料646
14.5光電二極體648
14.5.1 光的產生648
14.5.2 內量子效率649
14.5.3 外量子效率650
14.5.4 led器件652
14.6雷射二極體654
14.6.1 受激輻射和分布反轉655
14.6.2 光學空腔諧振器654
14.6.3 閾值電流658
14.6.4 器件結構與特性660
14.7小結661
重要術語解釋662
知識點663
複習題663
習題664
參考文獻668
第15章 半導體功率器件670
15.0預習670
15.1隧道二極體670
15.2gunn二極體672
15.3impatt二極體675
15.4功率雙極電晶體677
15.4.1 垂直式功率電晶體結構677
15.4.2 功率電晶體特性678
15.4.3 達林頓組態682
15.5功率mosfet684
15.5.1 功率電晶體結構684
15.5.2 功率mosfet特性685
15.5.3 寄生雙極電晶體689
15.6半導體閘流管691
15.6.1 基本特性691
15.6.2 scr的觸發機理694
15.6.3 scr的關斷697
15.6.4 器件結構697
15.7小結701
重要術語解釋702
知識點703
複習題703
習題703
參考文獻706
附錄a 部分參數符號列表707
附錄b 單位制、單位換算和通用常數714
附錄c 元素周期表717
附錄d 能量單位——電子伏特718
附錄e 薛丁格波動方程的推導720
附錄f 有效質量概念722
附屬檔案g 誤差函式727
附錄h 部分習題參考答案728
索引 736
