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基本信息

原书名： Semiconductor Physics And Devices

原出版社： McGraw-Hill Science/Engineering/Math作者： (美)Donald Neamen

丛书名： 国外电子与通信教材系列

出版社：电子工业出版社

ISBN：9787121146985

上架时间：2011-11-14

出版日期：2011 年10月

开本：16开

页码：748

版次：4-1

内容简介

《半导体物理与器件（第四版）（英文版）》是微电子技术领域的基础教程。全书涵盖了量子力学、固体物理、半导体材料物理及半导体器件物理等内容，共分为三部分，十五章。第一部分是半导体材料属性，主要讨论固体晶格结构、量子力学、固体量子理论、平衡态半导体、输运现象、半导体中的非平衡过剩载流子；第二部分是半导体器件基础，主要讨论pn结、pn结二极管、金属半导体和半导体异质结、金属—氧化物—半导体场效应晶体管、双极晶体管、结型场效应晶体管；第三部分是专用半导体器件，主要介绍光器件、半导体微波和功率器件等。书中既讲述了半导体基础知识，也分析讨论了小尺寸器件物理问题，具有一定的深度和广度。全书内容丰富、概念清楚、讲解深入浅出、理论分析透彻。另外，全书各章难点之后均列有例题、自测题，每章末尾均安排有复习要点、重要术语解释及知识点。全书各章末尾列有习题和参考文献，书后附有部分习题的答案。

《半导体物理与器件（第四版）（英文版）》可作为高等院校微电子技术专业本科生及相关专业研究生的教材或参考书，也可作为相关领域工程技术人员的参考资料。

目录

《半导体物理与器件（第四版）（英文版）》

第一部分 半导体材料属性

第1章 固体晶格结构1

1.0预习1

1.1半导体材料1

1.2固体类型2

1.3空间晶格3

1.3.1 原胞和晶胞3

1.3.2 基本的晶体结构4

1.3.3 晶面和密勒指数6

1.3.4 晶向9

1.4金刚石结构10

1.5原子价键12

*1.6固体中的缺陷和杂质14

1.6.1 固体中的缺陷14

1.6.2 固体中的杂志16

*1.7半导体材料的生长17

1.7.1 在熔融体中生长17

1.7.2 外延生长19

1.8小结20

.重要术语解释20

知识点21

复习题21

习题21

参考文献24

第2章 量子力学初步25

2.0预习25

2.1量子力学的基本原理25

2.1.1 能量量子化26

2.1.2 波粒二相性27

2.1.3 不确定原理30

2.2薛定谔波动方程31

2.2.1 波动方程31

2.2.2 波函数的物理意义32

2.2.3 边界条件33

2.3薛定谔波动方程的应用34

2.3.1 自由空间中的电子35

2.3.2 无限深势阱36

2.3.3 阶跃势函数39

2.3.4 势垒和隧道效应44

2.4原子波动理论的延伸46

2.4.1 单电子原子46

2.4.2 周期表50

2.5小结51

重要术语解释51

知识点52

复习题52

习题52

参考文献57

第3章 固体量子理论初步58

3.0预习58

3.1允带与禁带58

3.1.1 能带的形成59

3.1.2 克龙尼克-潘纳模型63

3.1.3 k空间能带图67

3.2固体中电的传导72

3.2.1 能带和键模型72

3.2.2 漂移电流74

3.2.3 电子的有效质量75

3.2.4 空穴的概念78

3.2.5 金属、绝缘体和半导体80

3.3三维扩展83

3.3.1 硅和砷化镓的k空间能带图83

3.3.2 有效质量的补充概念85

3.4状态密度函数85

3.4.1 数学推导85

3.4.2 扩展到半导体88

3.5统计力学91

3.5.1 统计规律91

3.5.2 费米-狄拉克概率函数91

3.5.3 分布函数和费米能级93

3.6小结98

重要术语解释98

知识点99

复习题99

习题100

参考文献104

第4章 平衡半导体106

4.0预习106

4.1半导体中的载流子106

4.1.1 电子和空穴的平衡分布107

4.1.2 n0方程和p0方程109

4.1.3 本征载流子浓度113

4.1.4 本征费米能级位置116

4.2掺杂原子与能级118

4.2.1 定性描述118

4.2.2 电离能120

4.2.3 iii-v族半导体122

4.3非本征半导体123

4.3.1 电子和空穴的平衡状态分布123

4.3.2 n0和p0的乘积127

*4.3.3 费米-狄拉克积分128

4.3.4 简并与非简并半导体130

4.4施主和受主的统计学分布131

4.4.1 概率函数131

4.4.2 完全电离与束缚态132

4.5电中性状态135

4.5.1 补偿半导体135

4.5.2 平衡电子和空穴浓度136

4.6费米能级的位置141

4.6.1 数学推导142

4.6.2 ef随掺杂浓度和温度的变化144

4.6.3 费米能级的应用145

4.7小结147

重要术语解释148

知识点148

复习题149

习题149

参考文献154

第5章 载流子输运现象156

5.0预习156

5.1载流子的漂移运动156

5.1.1 漂移电流密度156

5.1.2 迁移率159

5.1.3 电导率164

5.1.4 饱和速度169

5.2载流子扩散172

5.2.1 扩散电流密度172

5.2.2 总电流密度175

5.3杂质梯度分布176

5.3.1 感生电场176

5.3.2 爱因斯坦关系178

*5.4霍尔效应180

5.5小结183

重要术语解释183

知识点184

复习题184

习题184

参考文献191

第6章 半导体中的非平衡过剩载流子192

6.0预习192

6.1载流子的产生与复合193

6.1.1 平衡态半导体193

6.1.2 过剩载流子的产生与复合194

6.2过剩载流子的性质198

6.2.1 连续性方程198

6.2.2 与时间有关的扩散方程199

6.3双极输运201

6.3.1 双极输运方程的推导201

6.3.2 掺杂及小注入的约束条件203

6.3.3 双极输运方程的应用206

6.3.4 介电弛豫时间常数214

*6.3.5 海恩斯-肖克莱实验216

6.4准费米能级219

*6.5过剩载流子的寿命221

6.5.1 肖克莱-里德-霍尔复合理论221

6.5.2 非本征掺杂和小注入的约束条件225

*6.6表面效应227

6.6.1 表面态227

6.6.2 表面复合速度229

6.7小结231

重要术语解释231

知识点232

复习题233

习题233

参考文献240

第二部分 半导体器件基础

第7章 pn结241

7.0预习241

7.1pn结的基本结构241

7.2零偏243

7.2.1 内建电势差243

7.2.2 电场强度246

7.2.3 空间电荷区宽度249

7.3反偏251

7.3.1 空间电荷区宽度与电场251

7.3.2 势垒电容（结电容）254

7.3.3 单边突变结256

7.4结击穿258

*7.5非均匀掺杂pn结262

7.5.1 线性缓变结263

7.5.2 超突变结265

7.6小结267

重要术语解释268

知识点268

复习题269

习题269

参考文献275

第8章 pn结二极管276

8.0预习276

8.1pn结电流276

8.1.1 pn结内电荷流动的定性描述277

8.1.2 理想的电流-电压关系278

8.1.3 边界条件279

8.1.4 少数载流子分布283

8.1.5 理想pn结电流286

8.1.6 物理学小结290

8.1.7 温度效应292

8.1.8 短二极管293

8.2产生-复合电流和高注入级别295

8.2.1 产生复合电流296

8.2.2 高级注入302

8.3pn结的小信号模型304

8.3.1 扩散电阻305

8.3.2 小信号导纳306

8.3.3 等效电路313

*8.4电荷存储与二极管瞬态314

8.4.1 关瞬态315

8.4.2 开瞬态317

*8.5隧道二极管318

8.6小结321

重要术语解释322

知识点322

复习题323

习题323

参考文献330

第9章 金属半导体和半导体异质结331

9.0预习331

9.1肖特基势垒二极管331

9.1.1 性质上的特征332

9.1.2 理想结的特性334

9.1.3 影响肖特基势垒高度的非理想因素338

9.1.4 电流-电压关系342

9.1.5 肖特基势垒二极管与pn结二极管的比较345

9.2金属-半导体的欧姆接触349

9.2.1 理想非整流接触势垒349

9.2.2 隧道效应351

9.2.3 比接触电阻352

9.3异质结354

9.3.1 形成异质结的材料354

9.3.2 能带图354

9.3.3 二维电子气356

*9.3.4 静电平衡态358

*9.3.5 电流-电压特性363

9.4小结363

重要术语解释364

知识点364

复习题365

习题365

参考文献370

第10章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础371

10.0预习371

10.1双端mos结构371

10.1.1 能带图372

10.1.2 耗尽层厚度376

10.1.3 面电荷密度380

10.1.4 功函数差382

10.1.5 平带电压385

10.1.6 阈值电压388

10.2电容-电压特性394

10.2.1 理想c-v特性394

10.2.2 频率特性399

10.2.3 固定栅氧化层电荷和界面电荷效应400

10.3mosfet基本工作原理403

10.3.1 mosfet结构403

10.3.2 电流-电压关系——概念404

*10.3.3 电流-电压关系——数学推导410

*10.3.4 跨导418

10.3.5 衬底偏置效应419

10.4频率限制特性422

10.4.1 小信号等效电路422

10.4.2 频率限制因素和截止频率425

*10.5 cmos技术427

10.6 小结430

重要术语解释431

知识点432

复习题432

习题433

参考文献441

第11章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入443

11.0预习443

11.1非理想效应443

11.1.1 亚阈值电导444

11.1.2 沟道长度调制效应446

11.1.3 迁移率变化450

11.1.4 速度饱和452

11.1.5 弹道输运453

11.2mosfet按比例缩小理论455

11.2.1 恒定电场按比例缩小455

11.2.2 阈值电压——一级近似456

11.2.3 全部按比例缩小理论457

11.3阈值电压的修正457

11.3.1 短沟道效应457

11.3.2 窄沟道效应461

11.4附加电学特性464

11.4.1 击穿电压464

*11.4.2 轻掺杂漏晶体管470

11.4.3 通过离子注入进行阈值调整472

*11.5辐射和热电子效应475

11.5.1 辐射引入的氧化层电荷475

11.5.2 辐射引入的界面态478

11.5.3 热电子充电效应480

11.6小结481

重要术语解释481

知识点482

复习题482

习题483

参考文献489

第12章 双极晶体管491

12.0预习491

12.1双极晶体管的工作原理491

12.1.1 基本工作原理493

12.1.2 晶体管电流的简化表达式495

12.1.3 工作模式498

12.1.4 双极晶体管放大电路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低频共基极电流增益509

12.3.1 有用的因素509

12.3.2 电流增益的数学表达式512

12.3.3 小结517

12.3.4 电流增益的计算517

12.4非理想效应522

12.4.1 基区宽度调制效应522

12.4.2 大注入效应524

12.4.3 发射区禁带变窄526

12.4.4 电流集边效应528

*12.4.5 基区非均匀掺杂的影响530

12.4.6 击穿电压531

12.5等效电路模型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频率上限545

12.6.1 延时因子545

12.6.2 晶体管截止频率546

12.7大信号开关549

12.7.1 开关特性549

12.7.2 肖特基钳位晶体管551

*12.8其他的双极晶体管结构552

12.8.1 多晶硅发射区双极结型晶体管552

12.8.2 sige基于晶体管554

12.8.3 异质结双极晶体管556

12.9小结558

重要术语解释559

知识点559

复习题560

习题560

参考文献569

第13章 结型场效应晶体管571

13.0预习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 内建夹断电压、夹断电压和漏源饱和电压578

13.2.2 耗尽型jfet的理想直流i-v特性582

13.2.3 跨导587

13.2.4 mesfet588

*13.3非理想因素593

13.3.1 沟道长度调制效应594

13.3.2 饱和速度影响596

13.3.3 亚阈值特性和栅电流效应596

*13.4等效电路和频率限制598

13.4.1 小信号等效电路598

13.4.2 频率限制因子和截止频率600

*13.5高电子迁移率晶体管602

13.5.1 量子阱结构603

13.5.2 晶体管性能604

13.6小结609

重要术语解释609

知识点610

复习题610

习题611

参考文献616

第三部分 专用半导体器件

第14章 光器件618

14.0预习618

14.1光学吸收618

14.1.1 光子吸收系数619

14.1.2 电子-空穴对的产生率622

14.2太阳能电池624

14.2.1 pn结太阳能电池624

14.2.2 转换效率与太阳光集中627

14.2.3 非均匀吸收的影响628

14.2.4 异质结太阳能电池629

14.2.5 非晶态（无定形）硅太阳能电池630

14.3光电探测器633

14.3.1 光电导体633

14.3.2 光电二极管635

14.3.3 pin光电二极管640

14.3.4 雪崩二极管641

14.3.5 光电晶体管642

14.4光致发光和电致发光643

14.4.1 基本跃迁644

14.4.2 发光效率645

14.4.3 材料646

14.5光电二极管648

14.5.1 光的产生648

14.5.2 内量子效率649

14.5.3 外量子效率650

14.5.4 led器件652

14.6激光二极管654

14.6.1 受激辐射和分布反转655

14.6.2 光学空腔谐振器654

14.6.3 阈值电流658

14.6.4 器件结构与特性660

14.7小结661

重要术语解释662

知识点663

复习题663

习题664

参考文献668

第15章 半导体功率器件670

15.0预习670

15.1隧道二极管670

15.2gunn二极管672

15.3impatt二极管675

15.4功率双极晶体管677

15.4.1 垂直式功率晶体管结构677

15.4.2 功率晶体管特性678

15.4.3 达林顿组态682

15.5功率mosfet684

15.5.1 功率晶体管结构684

15.5.2 功率mosfet特性685

15.5.3 寄生双极晶体管689

15.6半导体闸流管691

15.6.1 基本特性691

15.6.2 scr的触发机理694

15.6.3 scr的关断697

15.6.4 器件结构697

15.7小结701

重要术语解释702

知识点703

复习题703

习题703

参考文献706

附录a 部分参数符号列表707

附录b 单位制、单位换算和通用常数714

附录c 元素周期表717

附录d 能量单位——电子伏特718

附录e 薛定谔波动方程的推导720

附录f 有效质量概念722

附件g 误差函数727

附录h 部分习题参考答案728

索引 736