全国高等职业教育规划教材：半导体器件物理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐振邦，陆建恩 编

图书标签:

• 半导体
• 器件物理
• 高等职业教育
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• 电子技术
• 物理学
• 半导体材料
• 电路分析
• 模拟电子
• 职业教育

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111400738

版次：1

商品编码：11129474

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：187

正文语种：中文

编辑推荐

　　《全国高等职业教育规划教材：半导体器件物理》根据高等职业教育的特点来编写，在内容叙述上力求重点突出、条理分明、深入浅出、图文并茂，简化和删除了数学推导，侧重于物理概念与物理过程的描述。同时在前5章编写了实验，方便选用。 本书首先介绍了必要的半导体材料和半导体物理方面的基础知识，然后依次阐述了PN结、半导体的表面特性、双极型晶体管及其特性、MOS型场效应晶体管和一些常用的其他半导体器件的基本原理及其物理特性。这些内容的学习将为后续课程（如“半导体制造工艺”、“集成电路版图设计”等课程）奠定必要的基础。

内容简介

　　《全国高等职业教育规划教材：半导体器件物理》综合了半导体物理和晶体管原理两部分的内容，第1至3章介绍了半导体特性、PN结、半导体的表面特性，第4 至第5章系统阐述了双极型晶体管及其特性、MOS型场效应晶体管的结构和工作原理，第6章简要介绍了其他几种半导体器件。全书根据高等职业教育的特点来编写，在内容上侧重于物理概念与物理过程的描述，并注意与生产实践相结合，适当配置了工艺和版图方面的知识，同时在前5章编写了实验，方便选用。《全国高等职业教育规划教材：半导体器件物理》可作为高职高专微电子技术及相关专业的教材，也可供半导体行业工程技术人员参考。

目录

出版说明
前言
第1章 半导体特性
1.1 半导体的晶体结构
1.1.1 晶体的结构
1.1.2 晶向与晶面
1.2 半导体中的电子状态
1.2.1 能级与能带
1.2.2 本征半导体的导电机制
1.3 杂质与缺陷
1.3.1 杂质与杂质能级
1.3.2 缺陷与缺陷能级
1.4 热平衡载流子
1.4.1 费米能级与载流子浓度
1.4.2 本征半导体的载流子浓度
1.4.3 杂质半导体的载流子浓度
1.5 非平衡载流子
1.5.1 非平衡载流子的注入
1.5.2 非平衡载流子的复合
1.5.3 复合机制
1.6 载流子的运动
1.6.1 载流子的漂移运动与迁移率
1.6.2 载流子的扩散运动与爱因斯坦关系
实验一 晶体缺陷的观测
实验二 少数载流子寿命的测量
思考与习题

第2章 PN结
2.1 平衡PN结
2.1.1 PN结的形成与杂质分布
2.1.2 PN结的能带图
2.1.3 PN结的接触电势差与载流子分布
2.2 PN结的直流特性
2.2.1 PN结的正向特性
2.2.2 PN结的反向特性
2.2.3 影响PN结伏安特性的因素
2.3 PN结电容
2.3.1 PN结电容的成因及影响
2.3.2 突变结的势垒电容
2.3.3 扩散电容
2.4 PN结的击穿特性
2.4.1 击穿机理
2.4.2 雪崩击穿电压
2.4.3 影响雪崩击穿电压的因素
2.5 PN结的开关特性
2.5.1 PN结的开关作用
2.5.2 PN结的反向恢复时间
实验三 PN结伏安特性与温度特性的测量
实验四 PN结势垒电容的测量
思考与习题

第3章 半导体的表面特性
3.1 半导体表面与Si-SiO2系统
3.1.1 理想的半导体表面
3.1.2 Si-SiO2系统及其特性
3.1.3 半导体制造工艺中对表面的处理——清洗与钝化
3.2 表面空间电荷区与表面势
3.2.1 表面空间电荷区
3.2.2 表面势φS
3.3 MOS结构的阈值电压
3.3.1 理想MOS结构的阈值电压
3.3.2 实际MOS结构的阈值电压
3.3.3 MOS结构的应用——电荷耦合器件
3.4 MOS结构的C-U特性
3.4.1 MOS电容
3.4.2 理想MOS电容的C-U特性
3.4.3 实际MOS电容的C-U特性
3.4.4 MOS电容在集成电路中的应用
3.5 金属与半导体接触
3.5.1 金属-半导体接触
3.5.2 肖特基势垒与整流接触
3.5.3 欧姆接触
3.5.4 金属-半导体接触的应用——肖特基势垒二极管
实验五 MOS电容的测量
实验六 肖特基势垒二极管伏安特性的测量
思考与习题

第4章 双极型晶体管及其特性
4.1 晶体管结构与工作原理
4.1.1 晶体管的基本结构与杂质分布
4.1.2 晶体管的电流传输
4.1.3 晶体管的直流电流放大系数
4.2 晶体管的直流特性
4.2.1 晶体管的伏安特性曲线
4.2.2 晶体管的反向电流
4.2.3 晶体管的击穿电压
4.2.4 晶体管的穿通电压
4.3 晶体管的频率特性
4.3.1 晶体管的频率特性和高频等效电路
4.3.2 高频时晶体管电流放大系数下降的原因
4.3.3 晶体管的电流放大系数
4.3.4 晶体管的极限频率参数
4.4 晶体管的功率特性
4.4.1 大电流工作时产生的3个效应
4.4.2 晶体管的最大耗散功率和热阻
4.4.3 功率晶体管的安全工作区
4.5 晶体管的开关特性
4.5.1 晶体管的开关作用
4.5.2 开关晶体管的工作状态
4.5.3 晶体管的开关过程
4.5.4 提高晶体管开关速度的途径
4.6 晶体管的版图与工艺流程
4.6.1 晶体管的图形结构
4.6.2 双极型晶体管的工艺流程
实验七 用图示仪测试晶体管的特性曲线
实验八 晶体管直流参数的测量
思考与习题

第5章 MOS型场效应晶体管
5.1 MOS型晶体管的结构与分类
5.1.1 MOS型晶体管的结构与工作原理
5.1.2 MOS型晶体管的分类
5.1.3 MOS型晶体管的基本特征
5.1.4 集成MOS型晶体管与分立器件MOS型晶体管的异同
5.2 MOS型晶体管的阈值电压
5.2.1 MOS型晶体管阈值电压的定义
5.2.2 理想情况下MOS型晶体管阈值电压的表达式
5.2.3 影响MOS型晶体管阈值电压的各种因素
5.3 MOS型晶体管的输出伏安特性与直流参数
5.3.1 MOS型晶体管的输出伏安特性
5.3.2 MOS型晶体管的输出伏安特性方程
5.3.3 影响MOS型晶体管输出伏安特性的一些因素
5.3.4 MOS型晶体管的直流参数
5.3.5 MOS型晶体管的温度特性与栅保护
5.4 MOS型晶体管频率特性与交流小信号参数
5.4.1 MOS型晶体管的交流小信号等效电路
5.4.2 MOS型晶体管的交流小信号参数
5.4.3 MOS型晶体管的最高工作频率fm
5.4.4 MOS型晶体管开关
5.5 MOS型晶体管版图及其结构特征
5.5.1 小尺寸集成MOS型晶体管的版图（横向结构）
5.5.2 小尺寸集成MOS型晶体管的剖面（纵向结构）
5.5.3 按比例缩小的设计规则
5.6 小尺寸集成MOS型晶体管的几个效应
5.6.1 短沟道效应
5.6.2 窄沟道效应
5.6.3 热电子效应
实验九 MOS型晶体管阈值电压UT的测量
实验十 MOS型晶体管输出伏安特性曲线的测量
思考与习题

第6章 其他常用半导体器件
6.1 达林顿晶体管
6.2 功率MOS型晶体管
6.2.1 功率MOS型晶体管的种类
6.2.2 功率MOS型晶体管的版图结构与制造工艺
6.3 绝缘栅双极晶体管
6.3.1 IGBT的结构与伏安特性
6.3.2 IGBT的工作原理
6.4 发光二极管
6.4.1 LED的发光原理
6.4.2 LED的结构与种类
6.4.3 LED的量子效率
6.5 太阳电池
6.5.1 PN结的光生伏特效应
6.5.2 太阳电池的I-U特性与效率
6.5.3 非晶硅太阳电池
思考与习题
附录 XJ4810型半导体管特性图示仪面板的功能
参考文献

前言/序言

《固态电子器件原理与应用》 图书简介 本书系统深入地探讨了现代电子技术的核心——固态电子器件的物理原理、工作机制、制造工艺以及在各个领域的广泛应用。旨在为高等院校电子信息类、微电子类、物理类等专业的本科生、研究生提供一本全面、严谨且具有前瞻性的教材，同时也为从事半导体器件研发、设计、制造和应用的技术人员提供重要的参考。 第一部分：半导体材料与载流子动力学 本部分首先从微观层面剖析了构成固态电子器件的基石——半导体材料。我们将详细介绍晶体结构，包括硅、锗等典型半导体材料的原子排列方式，以及由此产生的能带结构。理解能带结构是掌握半导体物理的关键，我们将深入讲解价带、导带、禁带宽度等概念，并阐释其对材料导电性能的影响。 随后，我们将聚焦于半导体中的电荷载流子——电子和空穴。我们将详细讲解本征半导体中电子和空穴的产生和复合机制，以及温度对其浓度的影响。在此基础上，我们将引入杂质半导体的概念，深入分析掺杂过程如何精确地调控材料的导电类型（n型和p型），并详细阐述费米能级在杂质半导体中的行为。 载流子的输运现象是理解器件工作原理的基础。本部分将详细讲解载流子的漂移和扩散两种基本运动机制。漂移电流的产生源于电场作用下载流子的定向移动，我们将推导其与电场强度、载流子迁移率的关系。扩散电流则源于载流子浓度梯度驱动下的随机运动，我们将讲解菲克扩散定律，并分析其在器件中的重要作用。此外，我们还将讨论载流子寿命、陷阱效应、表面复合等影响载流子行为的因素。 第二部分： PN结理论与基本器件 PN结是构成绝大多数半导体器件的核心结构。本部分将系统阐述PN结的形成机理，包括扩散和迁移过程如何在PN界面形成空间电荷区和内建电场。我们将详细分析PN结在外加电压（正偏、反偏、零偏）下的电学特性，推导PN结的伏安特性曲线，并解释其饱和电流、击穿电压等关键参数的物理含义。 基于PN结理论，我们将深入讲解一系列基本半导体器件的工作原理。二极管家族是电子电路中最基础的组成单元，我们将详细介绍整流二极管、稳压二极管（齐纳管）、变容二极管、发光二极管（LED）、光电二极管、肖特基二极管等不同类型二极管的结构、工作特点和应用。 第三部分：双极型晶体管（BJT） 双极型晶体管（BJT）是第一代重要的半导体放大器件，在数字电路和模拟电路中扮演着至关重要的角色。本部分将深入讲解BJT的结构（NPN和PNP型），包括发射区、基区、集电区的掺杂以及它们之间的PN结。我们将详细阐述BJT的工作原理，包括载流子的注入、传输和收集过程，并推导其直流偏置特性和交流放大特性。 我们将重点介绍BJT的放大作用和开关作用。通过分析BJT的电流增益（β）和跨导（gm），我们将解释其如何实现信号的放大。同时，我们将分析BJT在饱和区、放大区和截止区的工作状态，理解其作为电子开关的应用。此外，本部分还将讨论BJT的频率响应、噪声特性以及一些常见的BJT电路配置（共射、共集、共基）。 第四部分：场效应晶体管（FET） 场效应晶体管（FET）是当前集成电路应用中最主流的半导体器件之一，以其高输入阻抗、低功耗等优点而著称。本部分将详细介绍两类主要的FET：结型场效应晶体管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。 对于JFET，我们将分析其沟道（n沟道和p沟道）和栅极的结构，并解释栅极电压如何通过控制耗尽层的宽度来改变沟道的导电性，从而实现电流的控制。我们将推导出JFET的输出特性曲线和转移特性曲线。 MOSFET是现代集成电路的核心，本部分将对其进行详尽的阐述。我们将重点介绍增强型和耗尽型MOSFET（NMOS和PMOS）的结构，包括源区、漏区、沟道和栅极。我们将详细分析栅-源电压如何通过电场效应在半导体表面形成或调制导电沟道，从而控制漏极电流。我们将推导MOSFET的输出特性曲线和转移特性曲线，并重点分析其阈值电压、跨导等关键参数。此外，本部分还将讨论CMOS（互补型MOS）技术，这是现代数字集成电路的基础。 第五部分：光电器件 光电器件能够实现光电信号的相互转换，是光通信、光传感、显示等领域的核心。本部分将介绍几类重要的光电器件。 我们将详细讲解发光二极管（LED）的发光机理，包括载流子的注入、复合以及光子的发射过程。我们将分析不同材料和结构对LED发光效率和颜色的影响，并介绍LED在照明、显示等方面的应用。 光电二极管（PD）则将光信号转换为电信号。我们将分析光生载流子的产生、漂移和收集过程，并推导其光电流特性。我们将介绍不同类型光电二极管，如PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD）等，以及它们在光通信接收端、光传感器等方面的应用。 太阳能电池（光伏器件）是利用光能产生电能的关键技术。我们将从PN结的原理出发，解释太阳能电池如何将光能转化为电能，重点分析其能量转换效率、开路电压、短路电流等参数。 第六部分：集成电路基础 集成电路（IC）是将大量电子器件集成在同一块半导体芯片上的技术，是现代电子信息产业的基石。本部分将介绍集成电路的基本概念和制造流程。 我们将概述集成电路的分类，包括模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路。我们将重点介绍IC设计中的基本单元，如放大器、比较器、逻辑门等。 我们将详细阐述半导体制造工艺的核心环节，包括硅晶圆的制备、氧化、光刻、刻蚀、掺杂、薄膜沉积、金属化等关键步骤。我们将解释这些工艺如何精确地在硅片上构建出复杂的半导体器件和电路。 第七部分：新型半导体器件与前沿技术 随着科学技术的不断发展，半导体器件的研究也在不断深入。本部分将介绍一些具有潜力的 新型半导体器件和前沿技术。 我们将探讨有机半导体材料及其器件，如有机发光二极管（OLED）和有机薄膜晶体管（OTFT），分析其独特的材料特性和潜在的应用前景。 我们将介绍微机电系统（MEMS）技术，它将微电子技术与机械结构相结合，制造出微小的传感器、执行器等。 此外，我们还将简要介绍量子点、二维材料（如石墨烯）等新兴半导体材料在器件领域的应用探索，以及未来半导体技术的发展趋势，如高迁移率沟道器件、高频器件、低功耗器件等。 学习目标： 通过学习本书，读者将能够： 1. 深刻理解半导体材料的基本物理性质和载流子动力学。 2. 掌握PN结的形成机理、伏安特性以及各种二极管的工作原理和应用。 3. 透彻理解双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的结构、工作原理、特性曲线和基本应用。 4. 熟悉光电器件（LED、光电二极管、太阳能电池）的工作原理和应用。 5. 了解集成电路的基本概念、设计思路和制造工艺流程。 6. 初步了解新型半导体器件的研究进展和未来发展方向。 本书理论体系严谨，逻辑清晰，配有丰富的图示和实例，有助于读者建立扎实的半导体物理基础，为进一步学习和从事相关领域的研究和工作奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

自从开始学习电子信息工程，我一直觉得半导体器件是整个学科的基石，但对其物理层面的理解总有些模糊。这本《半导体器件物理》恰恰填补了我的知识盲区。我非常欣赏其结构安排，从基础的半导体材料属性讲起，逐步深入到载流子行为，再到各种器件的形成和工作原理。书中的数学推导部分，虽然初看起来有些吓人，但作者的讲解非常细致，他会明确指出每一个公式的物理含义，以及它所描述的现象。我尤其喜欢其中关于“载流子输运”的章节，作者通过分析扩散电流和漂移电流，让我深刻理解了电场和浓度梯度是如何共同驱动电荷移动的。这对于我理解二极管和三极管的电流控制特性至关重要。此外，本书在讲解MOSFET时，对沟道形成、亚阈值区以及击穿等现象的阐述，也让我茅塞顿开。我曾经在设计电路时遇到过一些奇怪的现象，现在回过头来，发现都能从书中的物理机理找到解释。这本书不仅仅是传授知识，更重要的是培养了我分析问题的能力。我感觉，我不再是仅仅停留在“怎么用”的层面，而是开始“为什么用”的层面。这本书是我学习道路上的一盏明灯，为我指明了前进的方向。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在半导体行业摸爬滚打了几年的人，我深知理解器件物理的重要性。我之前一直是在“工具人”的角色，用别人的模型和参数，但总觉得不够深入。拿到这本《半导体器件物理》，我几乎是抱着一种“朝圣”的心态来阅读的。我特别看重这本书的理论深度和严谨性。从量子力学基础到半导体材料的能带结构，再到载流子输运和器件模型，这本书的内容层层递进，逻辑性非常强。我反复研读了关于载流子扩散和漂移的章节，书中对载流子运动的数学描述和物理意义的阐释，让我对电流的本质有了更清晰的认识。尤其让我印象深刻的是，作者在讲解MOSFET的阈值电压推导时，不仅给出了公式，还详细分析了氧化层电容、表面势等关键因素的作用，并且探讨了不同掺杂浓度和栅长对阈值电压的影响。这对于我理解和优化MOSFET的设计至关重要。书中的一些推导过程，虽然需要一定的数学功底，但作者的讲解非常清晰，给出了每一步的物理依据，让人能够跟着思路走。我还特别留意了关于器件噪声和可靠性的章节，这在实际生产中是非常关键的问题，本书从物理机理上对这些问题进行了深入的分析，为我提供了解决问题的思路。总的来说，这是一本非常适合有一定基础的读者阅读的教材，它能够帮助我们从更深层次上理解半导体器件的工作原理，为我们的研究和开发打下坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《半导体器件物理》，我原本是抱着一种“任务导向”的心态，毕竟是专业教材，理论性肯定很强。我做过一些相关的项目，对器件的性能参数比较熟悉，但对于它们底层的物理机制，总感觉隔着一层窗户纸。这本书恰恰打破了这层隔阂。它不像很多教科书那样，上来就抛出艰深的理论，而是循序渐进。我尤其欣赏它对材料特性的分析，从晶体结构、能带理论讲起，一步步推导出本征半导体和杂质半导体的导电特性。这一点对我的帮助特别大，因为在实际工作中，材料的选择和掺杂工艺直接决定了器件的性能。书中的插图设计也很有特色，那些三维的能带图和费米能级示意图，比文字描述更加直观，我甚至会在理解某个概念后，在脑海里不断地“重画”这些图，加深记忆。此外，本书对各种典型半导体器件的讲解，比如MOSFET、BJT等，都有详细的结构剖析和工作过程描述。我发现，书中不仅仅是讲解了“如何工作”，更强调了“为什么能这样工作”，这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我对器件的理解更加透彻。即使是那些我之前接触过的器件，通过这本书的学习，我也有了更深层次的认识，甚至能从物理层面去预测它们在不同工作条件下的行为。这本书对于我来说，不仅仅是一本教材，更是一本“解惑书”，解答了我长久以来在实际应用中遇到的很多困惑。

评分☆☆☆☆☆

我一直对我们生活中无处不在的电子产品背后的技术感到好奇，特别是那些微小的芯片是如何实现如此复杂的功能。偶然的机会，我接触到了这本《半导体器件物理》，虽然我不是专业人士，但它的内容让我大开眼界。我最喜欢的是书中对各种基本半导体器件的介绍，比如二极管和三极管。作者并没有直接给出复杂的公式，而是从最基础的PN结讲起，通过生动的比喻和图示，让我理解了电流是如何在半导体中流动的。读到二极管的导通和截止特性时，我感觉自己就像亲眼看到了电子和空穴在PN结处的“舞蹈”，非常有趣。书中还介绍了许多不同类型的半导体器件，比如MOSFET，它的工作原理对我来说就像打开了一个新世界。我一直以为电脑和手机里的芯片都是一样的东西，但看了这本书才知道，原来里面有各种各样功能的器件，它们协同工作才能实现我们看到的复杂功能。书中的一些章节还穿插了一些小故事，比如早期半导体器件的发展历史，这让我感觉学习过程更加有趣，也更加了解了这些科技背后的艰辛。这本书让我对“无处不在”的电子技术有了更深刻的认识，也激发了我进一步学习电子科学的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本《半导体器件物理》教材，我拿到手的时候，就被它厚实的封面和精炼的排版吸引了。我一直对微电子领域充满好奇，特别是那些小小的芯片是如何承载着我们如今高度数字化的生活。虽然我不是电子专业的学生，但我对物理学基础知识有一定了解，所以抱着学习的心态翻开了这本书。刚开始，我以为它会像我之前看的物理书一样，充斥着大量的公式和抽象的理论，读起来可能会有些枯燥。然而，出乎意料的是，作者在讲解一些基本概念时，用了非常贴近生活的例子，比如用“水流”来类比电流，用“沟槽”来比喻载流子的运动路径。这种生动的比喻，让我一下子就抓住了核心。而且，书中对一些半导体器件的结构和工作原理的介绍，也穿插了一些历史发展的小故事，让我了解到这些伟大的发明背后，是多少科研人员的智慧结晶和不懈努力。我特别喜欢其中关于PN结形成的章节，作者不仅仅是给出公式，还详细分析了外加电压对PN结内部电场和耗尽区宽度的影响，甚至还模拟了不同电压下的载流子分布情况。读完这一部分，我感觉自己对半导体二极管的理解，已经从“知道它是什么”提升到了“理解它为什么这样工作”。虽然书中有些章节涉及到一些我不太熟悉的量子力学概念，但我相信通过反复阅读和结合书中的图示，我一定能逐渐掌握。这绝对是一本值得细细品味的教材，不仅仅是知识的传授，更是一种探索未知领域的乐趣。