半导体物理与器件(原著第四版)(第二版) 国外电子与通信教材系列 自然科学 研究生科专科教材工学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121211652

商品编码：29336921781

丛书名： 半导体物理与器件

商品参数

半导体物理与器件(原著第四版)(第二版)
	定价	79.00
	出版社	电子工业出版社
	版次	4
	出版时间	2013年08月
	开本	12k
	作者	(美)尼曼
	装帧	平装
	页数	0
	字数	995000
	ISBN编码	9787121211652

目录

集成电路（IC）
制造
参考文献
第壹部分 半导体材料属性
第1章 固体晶格结构
1.0 概述
1.1 半导体材料
1.2 固体类型
1.3 空间晶格
1.4 金刚石结构
1.5 原子价键
*1.6 固体中的缺陷和杂质
*1.7 半导体材料的生长
1.8 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第2章 量子力学初步
2.0 概述
2.1 量子力学的基本原理
2.2 薛定谔波动方程
2.3 薛定谔波动方程的应用
2.4 原子波动理论的延伸
2.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第3章 固体量子理论初步
3.0 概述
3.1 允带与禁带
3.2 固体中电的传导
3.3 三维扩展
3.4 状态密度函数
3.5 统计力学
3.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第4章 平衡半导体
4.0 概述
4.1 半导体中的载流子
4.2 掺杂原子与能级
4.3 非本征半导体
4.4 施主和受主的统计学分布
4.5 电中性状态
4.6 费米能级的位置
4.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第5章 载流子输运现象
5.0 概述
5.1 载流子的漂移运动
5.2 载流子扩散
5.3 杂质梯度分布
*5.4 霍尔效应
5.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献

第6章 半导体中的非平衡过剩载流子
6.0 概述
6.1 载流子的产生与复合
6.2 过剩载流子的性质
6.3 双极输运
6.4 准费米能级
*6.5 过剩载流子的寿命
*6.6 表面效应
6.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第二部分 半导体器件基础
第7章 pn结
7.0 概述
7.1 pn结的基本结构
7.2 零偏
7.3 反偏
7.4 结击穿
*7.5 非均匀掺杂pn结
7.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第8章 pn结二极管
8.0 概述
8.1 pn结电流
8.2 产生复合电流和大注入
8.3 pn结的小信号模型
*8.4 电荷存储与二极管瞬态
*8.5 隧道二极管
8.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第9章 金属半导体和半导体异质结
9.0 概述
9.1 肖特基势垒二极管
9.2 金属半导体的欧姆接触
9.3 异质结
9.4 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第10章 金属氧化物半导体场效应晶体管基础
10.0 概述
10.1 双端MOS结构
10.2 电容电压特性
10.3 MOSFET基本工作原理
10.4 频率限制特性
*10.5 CMOS技术
10.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第11章 金属氧化物半导体场效应晶体管： 概念的深入
11.0 概述
11.1 非理想效应
11.2 MOSFET按比例缩小理论
11.3 阈值电压的修正
11.4 附加电学特性
*11.5 辐射和热电子效应
11.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第12章 双极晶体管
12.0 概述
12.1 双极晶体管的工作原理
12.2 少子的分布
12.3 低频共基极电流增益
12.4 非理想效应
12.5 等效电路模型
12.6 频率上限
12.7 大信号开关
*12.8 其他的双极晶体管结构
12.9 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第13章 结型场效应晶体管
13.0 概述
13.1 JFET概念
13.2 器件的特性
*13.3 非理想因素
*13.4 等效电路和频率限制
*13.5 高电子迁移率晶体管
13.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第三部分 专用半导体器件
第14章 光器件
14.0 概述
14.1 光学吸收
14.2 太阳能电池
14.3 光电探测器
14.4 光致发光和电致发光
14.5 发光二极管
14.6 激光二极管
14.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第15章 半导体功率器件
15.0 概述
15.1 隧道二极管
15.2 耿氏二极管
15.3 雪崩二极管
15.4 功率双极晶体管
15.5 功率MOSFET
15.6 半导体闸流管
15.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
附录A 部分参数符号列表
附录B 单位制、 单位换算和通用常数
附录C 元素周期表
附录D 能量单位——电子伏特
附录E 薛定谔波动方程的推导
附录F 有效质量概念
附录G 误差函数
附录H 部分习题参考答案
索引

显示全部信息

内容介绍
　　本书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， 全书共三部分， 十五章。第壹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， 书后附有部分习题答案。

《固态器件原理与集成电路设计》 引言 在飞速发展的现代科技浪潮中，电子信息产业作为核心驱动力，其进步离不开对基础科学的深刻理解和应用。特别是半导体技术，作为信息时代的基石，其发展更是日新月异。从微小的晶体管到庞大的集成电路，半导体器件的每一次革新都深刻地改变着我们的生活方式和社会结构。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，剖析固态器件的核心物理原理，并在此基础上探讨复杂集成电路的设计方法与挑战，为有志于投身电子信息领域研究与开发的学习者打下坚实的基础。 第一部分：固态器件的物理基础 本部分将带领读者循序渐进地探索构成现代电子器件的物质基础，从微观世界深入理解宏观器件的性能表现。 第一章：晶体结构与电子理论 原子结构与化学键合： 物质最基本的构成单元是原子，其结构（原子核、电子壳层、能级）决定了物质的宏观性质。我们将回顾原子模型的演进，重点关注电子的量子化能级概念。在此基础上，我们将探讨不同类型的化学键合，如离子键、共价键和金属键，理解它们如何决定了材料的形成和性质，特别是共价键在半导体材料中的主导地位。 晶体结构： 大多数固态器件材料都具有规则的晶体结构。本章将介绍晶体的基本概念，如晶格、基元、晶胞。我们将详细讨论立方晶系，包括简单立方、体心立方和面心立方结构，并重点介绍半导体材料（如硅、锗、砷化镓）常用的晶体结构，如金刚石结构。理解晶体结构对于解释材料的各向异性及其对电子行为的影响至关重要。 能带理论： 这是理解半导体物理的核心。我们将从自由电子模型出发，引入周期性势场的影响，解释电子在晶体中形成能带的原因。重点将阐述价带、导带和禁带（带隙）的概念，以及它们如何决定了材料是导体、绝缘体还是半导体。我们将讨论费米能级，它在描述电子在不同能级上的分布以及区分不同材料类型方面起着关键作用。 有效质量与电子/空穴： 在晶体中，电子和空穴的运动行为与自由空间中的粒子有所不同。我们将引入有效质量的概念，解释它如何反映了电子在晶格势场中的惯性。此外，我们将深入探讨空穴的概念，理解它是如何作为一种准粒子来描述价带中电子的缺失，以及它与电子在导电过程中的作用。 第二章：半导体中的载流子统计与输运 本征半导体： 在纯净的半导体中，电子和空穴的产生是自发的过程（热激发）。我们将分析本征半导体中的载流子浓度，并推导其温度依赖性。理解本征载流子浓度是理解杂质半导体性能的基础。 杂质半导体（掺杂）： 这是制造各种半导体器件的关键。本章将详细介绍n型半导体（施主掺杂）和p型半导体（受主掺杂）的形成机理。我们将分析掺杂后载流子浓度的变化，以及费米能级的位置如何随掺杂浓度而移动。 载流子统计： 严格地说，电子和空穴的分布遵循费米-狄拉克统计。然而，在许多实际应用中，当载流子浓度远低于有效态密度时，麦克斯韦-玻尔兹曼统计是很好的近似。我们将讨论这两种统计方法的适用范围和联系。 载流子输运： 载流子在电场作用下的定向运动形成电流。我们将分析漂移机制，并引入载流子迁移率的概念。我们将讨论电子和空穴迁移率的差异及其影响因素（如散射机制：晶格散射、杂质散射）。此外，我们将探讨扩散机制，理解载流子浓度梯度如何导致扩散电流，这在PN结等器件中至关重要。 第三章：PN结的形成与特性 PN结的形成： 将p型半导体和n型半导体紧密接触，会在界面形成PN结。本章将详细分析PN结形成过程中的载流子扩散和复合，以及由此产生的内建电势（势垒电势）和耗尽区。 PN结的伏安特性： 我们将推导PN结的理想伏安特性方程，解释正向偏压下的导通和反向偏压下的截止特性。我们将深入分析正向偏压如何降低势垒，使得载流子能够跨越结区，以及反向偏压如何扩大耗尽区，阻止载流子流动。 非理想效应： 实际的PN结存在多种非理想效应。我们将讨论： 漏电流： 在反向偏压下，由于少数载流子产生和表面漏电等因素，会存在一定的反向漏电流。 击穿机制： 当反向电压达到一定程度时，会发生击穿。我们将分析齐纳击穿（隧道效应）和雪崩击穿（载流子倍增）两种主要机制。 结电容： PN结在不同偏压下具有电容特性，包括扩散电容（正向偏压）和结电容（反向偏压）。这些电容对器件的工作频率有重要影响。 第二部分：关键固态器件及其工作原理 在掌握了半导体基础理论后，我们将聚焦于构成现代电子系统的核心器件，深入解析它们的设计、制造和工作原理。 第四章：Bipolar结型晶体管（BJT） BJT的结构与工作原理： BJT是一种电流控制型器件，由三个半导体区域（发射区、基区、集电区）和两个PN结构成（NPN或PNP）。我们将详细分析其两种基本结构，以及在不同偏置下的工作状态：截止区、放大区和饱和区。 BJT的电流增益（β）： BJT的核心功能是放大。我们将推导集电极电流与基极电流之间的关系，引入电流增益β，并分析其影响因素，如基区宽度、掺杂浓度等。 BJT的输入输出特性： 我们将绘制BJT的输入特性曲线（Ib-Vbe）和输出特性曲线（Ic-Vce），帮助读者直观理解其电学特性。 BJT的应用： BJT是许多模拟电路（如放大器、振荡器）的基础。我们将简要介绍其在不同电路中的典型应用。 第五章：场效应晶体管（FET） FET概述： FET是一种电压控制型器件，其导电沟道中的载流子浓度通过外加栅极电压来控制。我们将介绍MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）和JFET（结型场效应晶体管）两大类。 MOSFET的工作原理： MOS电容： 首先，我们将分析MOS结构的电容特性，理解其在不同栅电压下的表面效应（耗尽、反型、积累）。 增强型MOSFET（EMOSFET）： 详细介绍其沟道形成机制，栅极电压如何诱导形成导电沟道，以及源漏电流（Ids）与栅漏电压（Vgs）和漏源电压（Vds）之间的关系。 耗尽型MOSFET（DMOSFET）： 介绍其在零栅压下已经存在沟道，以及栅压如何控制沟道的导通和耗尽。 MOSFET的输入输出特性： 绘制MOSFET的输出特性曲线，分析其饱和区和线性区。 JFET的工作原理： 介绍其通过反向偏置的PN结来控制沟道的截面积，从而控制源漏电流。 FET的优势与应用： 相较于BJT，FET具有输入阻抗高、功耗低等优点，在数字集成电路（CMOS技术）和功率开关电路中有广泛应用。 第六章：光电器件 光电导效应： 介绍在光照下半导体材料电导率发生变化的现象，以及其在光敏电阻等器件中的应用。 PN结光电器件： 光电二极管： 利用PN结在光照下产生的内建电场分离光生载流子，形成光电流。我们将讨论其工作原理、伏安特性和应用。 太阳能电池： essentially也是一种光电二极管，利用光能直接转化为电能，我们将探讨其能量转换效率和关键参数。 发光二极管（LED）： PN结在正向偏压下，电子和空穴复合时会发出光。我们将介绍LED的发光机理，不同材料的光谱特性，以及LED的应用。 激光二极管： 在特殊结构和工作条件下，LED可以实现受激辐射，产生相干的激光。我们将简要介绍其工作原理。 第七章：功率器件与特殊器件 功率BJT与功率MOSFET： 介绍为处理大电流和大电压而设计的功率晶体管，以及它们在电源管理、电机驱动等领域的作用。 可控硅（SCR）： 一种具有开关特性的半导体器件，具有高电压、大电流的承受能力，广泛应用于电力电子领域。我们将分析其触发和关断原理。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）： 结合了MOSFET的栅极控制特性和BJT的功率输出能力，是当前主流的功率开关器件之一。 传感器件： 简要介绍温度传感器（如热敏电阻）、压力传感器等利用半导体材料特性的传感器件。 第三部分：集成电路设计基础 本部分将引领读者从器件层面走向系统层面，理解如何将众多微小器件组合成功能强大的集成电路。 第八章：半导体制造工艺 材料制备： 从高纯度多晶硅生长单晶硅棒，再到制备晶圆。 平面工艺： 介绍集成电路制造的核心工艺，包括： 光刻： 将电路图案转移到硅片上的关键步骤。 扩散与离子注入： 引入杂质，形成PN结和沟道。 薄膜沉积： 形成氧化层、氮化层、金属层等。 刻蚀： 去除不需要的材料。 互连工艺： 将各个器件连接起来，形成完整的电路。 封装： 将集成电路保护起来，并与外部连接。 第九章：基本逻辑门与组合逻辑电路 数字信号与逻辑电平： 介绍二进制数字信号的表示及其在高低电平之间的转换。 基本逻辑门： 详细讲解AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR门的工作原理，并介绍其逻辑符号和真值表。 组合逻辑电路： 介绍由基本逻辑门组合而成的电路，如编码器、译码器、多路选择器、数据分配器、加法器、减法器等。我们将分析它们的逻辑功能和设计方法。 第十章：时序逻辑电路与存储器 触发器： 介绍能够存储状态的基本单元，如SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器，以及它们的时序特性。 寄存器： 由多个触发器组成的存储单元，用于存储一组二进制数据。 计数器： 利用触发器实现对脉冲信号的计数功能，包括同步计数器和异步计数器。 状态机： 介绍有限状态机（FSM）的概念，包括Mealy型和Moore型，以及如何设计基于状态机的控制器。 存储器： SRAM（静态随机存取存储器）： 利用触发器实现存储，速度快但集成度较低。 DRAM（动态随机存取存储器）： 利用电容存储信息，需要刷新，集成度高但速度相对较慢。 ROM（只读存储器）： 用于存储固化程序或数据，如PROM、EPROM、EEPROM。 第十一章：数字集成电路基础 CMOS工艺： 介绍CMOS（互补金属氧化物半导体）技术作为当前主流的数字集成电路制造技术，其低功耗和高集成度的优势。 CMOS逻辑门： 分析CMOS反相器、NAND门、NOR门等基本逻辑门的结构和工作原理，以及其驱动能力和功耗特性。 时序与时钟： 深入讨论时钟信号在数字电路中的作用，时序约束（建立时间和保持时间），以及亚稳态问题。 集成电路设计流程： 简要介绍从需求分析到逻辑设计、物理设计、验证和制造的完整流程。 结论 本书力求以清晰的逻辑、严谨的论证和丰富的实例，为读者构建一个完整的半导体物理与器件的知识体系。通过对基础物理原理的深入理解，到具体器件特性的剖析，再到集成电路设计方法的探讨，本书旨在培养读者解决复杂工程问题的能力，激发他们在电子信息领域的创新热情。掌握这些知识，将有助于读者在未来的学习和工作中，深刻理解并驾驭日新月异的科技发展，为推动社会进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次接触到这本书的时候，我被它所涵盖的知识的广度和深度所震撼。它就像一个巨大的知识宝库，里面充满了各种关于半导体材料、载流子输运、PN结特性、MOSFET、BJT等器件的详尽论述。书中的每一个章节都仿佛打开了我对微观世界的一扇窗户，让我看到了那些肉眼不可见的电子和空穴是如何在材料中奔跑，又是如何构筑起我们日常生活中离不开的各种电子设备。我记得我在学习二极管的伏安特性曲线时，书中对不同偏置下的电流行为做了非常细致的解释，包括饱和区、线性区和击穿区，并且还给出了数学模型推导，这让我对二极管的工作原理有了更深刻的认识。这本书不仅仅是一本教材，更像是一本半导体科学的百科全书，它提供了坚实的理论基础，也为未来的技术发展铺平了道路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于国内的电子信息领域来说，无疑是一剂强心针。作为国外经典教材的引进，它为我们提供了一个与国际前沿接轨的窗口。我尤其欣赏它在概念讲解上的严谨性和逻辑性。书中对每一个物理现象的阐述都循序渐进，从基本原理出发，逐步深入到复杂的模型和应用。每次阅读，都能感受到作者在梳理知识体系上的深厚功力。例如，在讲解PN结的形成时，作者没有简单地给出结论，而是详细地分析了载流子扩散、复合以及耗尽区的形成过程，并辅以清晰的图示，让人一目了然。这种扎实的讲解方式，让我在理解抽象概念时少走了很多弯路。这本书不仅仅是知识的堆砌，更是思维方式的引导，它教会我如何去分析问题、解决问题。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在实验室摸爬滚打多年的工程师，我拿到这本《半导体物理与器件》时，更多的是一种“故地重游”的感觉。书中很多理论和模型，在我实际工作中都曾遇到过，也正是依靠书中提供的理论基础，我才得以理解并解决一些实际工程难题。我记得有一次，我们的器件在高温下表现不稳定，经过多方排查，最终定位到是热载流子效应在作祟。当时我就翻出了这本书，书中关于热载流子效应的详细分析，包括其产生机理、对器件性能的影响以及相应的抑制方法，都给了我极大的启发，也帮助我们成功地优化了器件的制程。这本书对于工程实践有着极强的指导意义，它连接了理论的深度与应用的广度，是一本值得反复研读的工具书。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的封面和排版设计，给人的第一印象确实不是那么“吸引人”，尤其是对于习惯了现在各种精美装帧书籍的读者来说。它更像是一本厚重的学术专著，而非一本轻松的读物。但一旦你翻开它，就会被其中蕴含的知识所吸引。本书的翻译质量也值得称赞，虽然是国外原著，但中文译文流畅自然，术语翻译准确，基本没有晦涩难懂的地方。我尤其喜欢书中穿插的例题和习题，这些题目既有基础性的巩固，也有挑战性的思考，对于检验学习效果非常有帮助。我经常在完成一个章节的学习后，尝试解答其中的习题，这不仅加深了我的理解，也让我认识到自己知识上的不足之处。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我研究生生涯里最艰难的“战友”之一。拿到手的时候，就被那厚重的感觉镇住了，光是目录就够让人头皮发麻的。刚开始学的时候，我总是抱着一本纸质书，一边看一边啃，遇到了不懂的地方就反复翻阅，有时候一个公式要看上半天才能理解其中的逻辑。我记得有一次，为了弄懂一个半导体材料的能带结构，我硬生生花了两个晚上，一边查阅各种文献，一边在草稿纸上画图，最后才勉强领悟。这本书的深度是毋庸置疑的，它就像一位严谨的老师，不允许任何马虎和敷衍。对于那些想深入了解半导体物理精髓的同学来说，这绝对是一本不可多得的宝藏。不过，也正因为它的深入，初学者可能会觉得有些吃力，需要投入大量的时间和精力去消化。