微電子器件基礎(chǔ)教程

目錄
第1章半導體

1.1半導體材料

1.1.1元素半導體

1.1.2化合物半導體

1.2半導體材料的晶體結(jié)構(gòu)

1.2.1單胞

1.2.2晶面及密勒指數(shù)

1.2.3共價鍵

1.3半導體中的缺陷

1.3.1點缺陷

1.3.2線缺陷

1.4能級與能帶

1.4.1能級

1.4.2能量動能

1.4.3固態(tài)材料的傳導

1.4.4滿帶電子和半滿帶電子的特性

1.5本征半導體及載流子濃度

1.5.1本征半導體及導電機構(gòu)

1.5.2載流子的統(tǒng)計分布

1.5.3本征載流子濃度

1.6雜質(zhì)半導體及載流子濃度

1.6.1雜質(zhì)半導體

1.6.2電離能

1.6.3雙性雜質(zhì)

1.6.4電子和空穴的平衡狀態(tài)分布

1.7簡并半導體及其濃度

1.7.1非簡并與簡并半導體

1.7.2簡并半導體中載流子濃度

習題１

第2章載流子輸運現(xiàn)象

2.1載流子漂移運動及其電流密度

2.1.1遷移率

2.1.2載流子漂移電流密度

2.2載流子擴散運動及其電流密度

2.2.1載流子擴散方程

2.2.2載流子擴散電流密度

2.3載流子總電流密度

2.3.1總電子或空穴電流密度

2.3.2總傳導電流密度

2.4愛因斯坦關(guān)系式

2.4.1感生電場

2.4.2愛因斯坦關(guān)系

2.5非平衡載流子的產(chǎn)生與復合

2.5.1非平衡載流子與準費米能級

2.5.2直接復合

2.5.3間接復合

2.5.4表面復合

2.5.5俄歇復合

2.6熱電子發(fā)射過程

2.7隧穿過程

2.8強電場效應(yīng)

2.9半導體的基本控制方程

2.9.1連續(xù)性方程

2.9.2泊松方程

習題2

第3章PN結(jié)

3.1平面工藝

3.1.1氧化

3.1.2光刻

3.1.3擴散或離子注入

3.1.4金屬化

3.2PN結(jié)能帶圖及空間電荷區(qū)

3.2.1平衡PN結(jié)與內(nèi)建電勢

3.2.2空間電荷區(qū)電場與電勢分布

3.2.3平衡PN結(jié)載流子濃度

3.3PN結(jié)伏安特性

3.3.1理想PN結(jié)

3.3.2PN結(jié)正向特性

3.3.3PN結(jié)反向特性

3.3.4PN結(jié)伏安特性

3.3.5PN結(jié)伏安特性的影響因素

3.3.6PN結(jié)偏置狀態(tài)對勢壘寬度的影響

3.4PN結(jié)電容

3.4.1勢壘電容

3.4.2擴散電容

3.5PN結(jié)擊穿

3.5.1隧道效應(yīng)

3.5.2雪崩倍增

3.5.3擊穿電壓的影響因素

習題3

第4章雙極型晶體管的直流特性

4.1雙極型晶體管結(jié)構(gòu)

4.1.1晶體管類型及結(jié)構(gòu)

4.1.2晶體管的雜質(zhì)分布

4.2雙極型晶體管放大原理

4.2.1晶體管直流放大系數(shù)

4.2.2雙極型晶體管內(nèi)載流子的輸運過程

4.2.3雙極型晶體管的電流放大系數(shù)

4.2.4均勻基區(qū)晶體管電流增益

4.2.5緩變基區(qū)晶體管電流增益

4.2.6影響電流放大系數(shù)的因素

4.3晶體管反向直流參數(shù)及基極電阻

4.3.1反向電流

4.3.2擊穿電壓

4.3.3穿通電壓

4.3.4基極電阻

4.4雙極型晶體管的特性曲線

4.4.1共基極連接直流特性曲線

4.4.2共射極連接直流特性曲線

4.4.3共基極與共射極輸出特性曲線的比較

4.4.4共射極輸出的非理想特性曲線

習題4

第5章雙極型晶體管的交流特性、功率特性與開關(guān)特性

5.1晶體管交流小信號電流增益

5.1.1晶體管交流小信號模型

5.1.2晶體管交流小信號傳輸過程

5.1.3晶體管交流小信號模型等效電路

5.1.4交流小信號傳輸延遲時間

5.1.5晶體管交流小信號電流增益及其頻率特性

5.1.6高頻功率增益及最高振蕩頻率

5.2雙極型晶體管的功率特性

5.2.1晶體管集電極最大工作電流

5.2.2基區(qū)大注入效應(yīng)對電流放大系數(shù)的影響

5.2.3基區(qū)擴展效應(yīng)對β0和fT的影響

5.2.4發(fā)射極電流集邊效應(yīng)

5.2.5晶體管最大耗散功率與熱阻

5.2.6晶體管的二次擊穿與安全工作區(qū)

5.3雙極型晶體管的開關(guān)原理

5.3.1晶體管開關(guān)作用

5.3.2晶體管開關(guān)工作區(qū)域

5.3.3晶體管開關(guān)波形與開關(guān)時間

5.3.4晶體管開關(guān)過程

5.4晶體管模型及其等效電路

5.4.1晶體管EbersMoll模型及其等效電路

5.4.2電荷控制模型

5.5開關(guān)時間計算

5.5.1延遲時間

5.5.2上升時間

5.5.3儲存時間

5.5.4下降時間

5.6開關(guān)晶體管的正向壓降和飽和壓降

習題5

第6章MOS場效應(yīng)晶體管

6.1金屬與半導體接觸

6.1.1整流接觸

6.1.2歐姆接觸

6.2MOS結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)

6.2.1理想MOS結(jié)構(gòu)

6.2.2實際MOS結(jié)構(gòu)及其特性

6.2.3平帶電壓

6.3MOSFET結(jié)構(gòu)及工作原理

6.3.1MOSFET基本結(jié)構(gòu)

6.3.2MOSFET基本類型

6.3.3MOSFET工作原理

6.3.4MOSFET特性曲線

6.4MOSFET閾值電壓

6.4.1閾值電壓及其計算

6.4.2影響閾值電壓的因素

6.5MOSFET直流特性

6.5.1薩支唐方程

6.5.2影響直流特性的因素

6.6MOSFET擊穿特性

6.6.1漏源擊穿

6.6.2氧化層擊穿

6.6.3寄生NPN擊穿

6.7MOSFET亞閾特性

6.7.1MOSFET亞閾電流

6.7.2MOSFET亞閾電流計算

6.7.3MOSFET柵壓擺幅

6.8MOSFET小信號特性

6.8.1交流小信號參數(shù)

6.8.2交流小信號等效電路

6.9MOSFET開關(guān)特性

6.9.1開關(guān)原理

6.9.2開關(guān)時間

6.10溝道變化效應(yīng)

6.10.1短溝道效應(yīng)及其對閾值電壓的影響

6.10.2窄溝道效應(yīng)及其對閾值電壓的影響

習題6

第7章異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管

7.1半導體異質(zhì)結(jié)

7.1.1半導體異質(zhì)結(jié)及其能帶圖

7.1.2半導體異質(zhì)結(jié)的伏安特性

7.2異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)與特性

7.2.1HBT的器件結(jié)構(gòu)

7.2.2HBT特性

7.3幾種常用的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管

7.3.1硅基HBT

7.3.2AlGaAs/GaAs HBT

7.3.3InGaAs/InP HBT

7.4GaAs MESFET

7.4.1器件結(jié)構(gòu)

7.4.2工作原理

7.4.3理論模型

7.5高電子遷移率晶體管

7.5.1量子阱結(jié)構(gòu)

7.5.2器件結(jié)構(gòu)與工作原理

7.5.3理論模型

習題7

附錄

附錄A主要符號表

附錄B物理常數(shù)表

附錄C300K時鍺、硅、砷化鎵主要物理性質(zhì)表

附錄D單位制、單位換算和通用常數(shù)

附錄E元素周期表

參考文獻