半导体基础与应用/全国高等职业教育规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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肖国玲 著，肖国玲，钱冬杰，张彦芳 等 编

图书标签:

• 半导体
• 电子技术
• 电路分析
• 模拟电子
• 数字电子
• 高等职业教育
• 教材
• 电子工程
• 半导体器件
• 应用

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111444961

版次：1

商品编码：11393664

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 全国高等职业教育规划教材

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

页数：240

字数：384000

正文语种：中文

编辑推荐

　　实用为主，够用为度，介绍半导体基础知识
　　注重基础，强调安全，半导体从业人员必读
　　侧重半导体基础应用，强化化学品安全意识

内容简介

本书共分为上下两篇：上篇为半导体物理基础与应用，侧重于介绍半导体的基本概念、基本理论和基本应用；下篇为半导体化学基础与应用，侧重于介绍微电子制造工艺中接触到的化学品特性及其化学反应过程，关注半导体化学品、化学气体的安全防护知识，读者可以在较短时间内，对半导体材料的物理化学性质有较深入的了解，同时对微电子工业的化学品安全防护更加重视，以利安全生产。每章后附有复习思考题，便于读者自测、自查之用。
本书主要针对高职高专院校微电子技术及相关专业学生的特点，坚持实用为主，够用为度，详细介绍半导体基础知识，重点突出对学生应用能力的培养；结构清晰，语言通俗易懂，非常适合教学、培训和自学。

内页插图

目录

出版说明
前言
上篇半导体物理基础与应用
第1章半导体中的电子状态和杂质
1.1半导体中的电子状态和能带
1.1.1半导体的晶格结构和结合性质
1.1.2能带的形成
1.1.3原子中的电子状态和能级
1.1.4导体、半导体、绝缘体的能带
1.2多子和少子的热平衡
1.2.1多子和少子
1.2.2电子空穴对的产生和复合
1.3Si、Ge晶体中的杂质
1.3.1本征半导体
1.3.2N型半导体和P型半导体
1.3.3杂质的补偿作用
1.3.4浅能级杂质和深能级杂质
1.4ⅢⅤ族化合物中的杂质
1.4.1电离的杂质
1.4.2砷化镓中的杂质
1.5复习思考题
1.6实训1 使用4探针测试仪测量
硅材料的方块电阻
第2章热平衡载流子和非平衡载
流子
2.1热平衡载流子的统计分布
2.1.1费米分布函数
2.1.2玻耳兹曼分布函数
2.1.3导带电子浓度和价带空穴浓度
2.2载流子浓度与费米能级位置的
关系
2.3本征半导体和杂质半导体的载
流子浓度
2.3.1本征半导体的载流子浓度
2.3.2杂质半导体的载流子浓度
2.4非平衡载流子
2.4.1非平衡载流子的产生与复合
2.4.2非平衡载流子的寿命
2.4.3复合理论
2.5载流子的漂移运动和扩散运动
及爱因斯坦关系式
2.5.1载流子的漂移运动
2.5.2载流子的扩散运动
2.5.3爱因斯坦关系式
2.6复习思考题
2.7实训2 用高频光电导衰减法
测量Si中的少数载流子寿命
2.8复习思考题
第3章PN结
3.1PN结及其能带图
3.1.1PN结的形成及其杂质分布
3.1.2PN结的能带图
3.1.3PN结的载流子分布
3.2PN结电流电压特性
3.2.1非平衡状态的PN结
3.2.2影响PN结电流电压特性偏离
理想方程的因素
3.3PN结电容效应
3.3.1电容对PN结整流特性的影响
3.3.2PN结电容的来源
3.3.3PN结的势垒电容
3.4PN结击穿
3.4.1PN结击穿现象
3.4.2雪崩击穿
3.4.3隧道击穿
3.5复习思考题
第4章金属与半导体的接触
4.1金属与半导体接触的表面
势垒
4.1.1金属和半导体的功函数
4.1.2接触电势差
4.1.3表面态对接触势垒的影响
4.2金属与半导体接触的整流
效应
4.2.1阻挡层的整流理论
4.2.2肖特基势垒二极管
4.3欧姆接触
4.3.1低势垒接触
4.3.2高复合接触
4.3.3高掺杂接触
4.4复习思考题
第5章半导体表面
5.1表面态和表面电场效应
5.1.1表面态
5.1.2表面电场效应
5.2MOS结构的电容电压效应
5.2.1MOS电容
5.2.2理想MOS结构的电容电压
特性
5.2.3实际MOS结构的电容电压特性
测量
5.3硅二氧化硅系统的性质
5.3.1二氧化硅中的可动离子
5.3.2二氧化硅层中的固定表面电荷
5.3.3硅二氧化硅的快界面态
5.3.4二氧化硅中的陷阱电荷
5.4复习思考题
第6章半导体的其他特性
6.1半导体的光学性质
6.1.1半导体的光吸收
6.1.2半导体的光电导
6.1.3半导体的光生伏特效应
6.1.4半导体发光
6.2半导体的热电效应
6.2.1热电效应的一般描述
6.2.2半导体热电效应的应用
6.3半导体的霍尔效应、磁阻效应
和压阻效应
6.3.1霍尔效应
6.3.2磁阻效应
6.3.3压阻效应
6.4复习思考题
下篇半导体化学基础与应用
第7章衬底制备化学基础
7.1硅的化学性质和高纯硅制备的
化学原理
7.1.1硅的化学性质
7.1.2高纯硅制备的化学原理
7.2锗的化学性质和高纯锗制备的
化学原理
7.2.1锗的化学性质
7.2.2高纯锗制备的化学原理
7.3砷化镓的性质和砷化镓合成的
原理
7.3.1砷化镓的化学性质
7.3.2镓的制备和提纯
7.3.3砷的制备和提纯
7.3.4砷化镓合成的原理
7.4硅片抛光的化学原理
7.4.1硅单晶的加工成形技术
7.4.2硅衬底的抛光
7.5复习思考题
第8章外延工艺中的化学基础
8.1气相抛光的化学原理
8.1.1氯化氢气相抛光
8.1.2水汽抛光
8.1.3溴气相抛光
8.2外延生长中的化学原理
8.2.1四氯化硅氢还原法
8.2.2三氯氢硅氢还原法
8.2.3硅烷热分解法
8.2.4硅烷氯化氢混合法
8.2.5二氯硅烷热分解法
8.3原材料提纯
8.3.1气体纯度及其表示方法
8.3.2四氯化硅的纯化
8.3.3氢气的纯化
8.4复习思考题
第9章半导体表面钝化的化学基础
9.1二氧化硅钝化膜
9.1.1二氧化硅的结构
9.1.2二氧化硅膜的制备
9.2氮化硅钝化膜
9.2.1氮化硅膜的特点
9.2.2氮化硅膜的制备
9.3磷硅玻璃钝化膜
9.4三氧化二铝钝化膜
9.5复习思考题
第10章扩散工艺的化学基础
10.1半导体杂质的类型
10.1.1N型杂质
10.1.2P型杂质
10.2磷扩散的化学原理
10.2.1固态杂质源扩散
10.2.2液态杂质源扩散
10.2.3气态杂质源扩散
10.3硼扩散的化学原理
10.3.1固态杂质源扩散
10.3.2液态杂质源扩散
10.3.3气态杂质源扩散
10.4复习思考题
第11章光刻与制版工艺的化学
基础
11.1光刻胶及光刻工艺中的化学
过程
11.1.1光刻胶知识
11.1.2显影过程中的化学知识
11.2蚀刻技术的化学过程
11.2.1蚀刻技术术语
11.2.2湿法蚀刻
11.2.3干法蚀刻
11.3制版工艺的化学基础
11.3.1超微粒干版制备
11.3.2铬版制备
11.3.3氧化铁彩色版制备
11.4复习思考题
11.5实训3 简易光刻实训
第12章化学清洗与纯水的制备
12.1硅片表面沾污的杂质类型和清
洗硅片的一般步骤
12.1.1硅片表面沾污的杂质类型
12.1.2清洗硅片的一般步骤
12.2清洗中的基本原理
12.2.1用有机溶剂清洗
12.2.2用碱液、肥皂和合成洗涤剂
清洗
12.2.3用无机酸清洗
12.3纯水制备的化学原理
12.3.1纯水在半导体生产中的应用
12.3.2离子交换树脂
12.3.3用电渗析法制备纯水
12.3.4用反渗透法制备纯水
12.4复习思考题
第13章化学品的安全性
13.1常见危险化学品标志及人体健康
危害分类数字
13.1.1常见危险化学品标志
13.1.2人体健康危害分类数字
13.2化学材料的暴露极限
13.3化学品安全说明书（MSDS）
13.3.1MSDS的作用
13.3.2我国关于MSDS的规定
13.3.3MSDS实例
13.4湿化学材料的安全性
13.4.1腐蚀性材料
13.4.2溶剂
13.4.3制造厂常用的化学材料及危险
等级
13.5气体泄漏与监控
13.6离子注入的安全知识
13.7化学材料再循环的安全知识
13.8复习思考题
附录
附录AGB 13690—1992《常用危险化
学品的分类及标志》化学品的
基本危险特性
附录BGB/T 16483—2008《化学品
安全技术说明书内容和项目顺序》说明书填写指南
参考文献

前言/序言

《半导体物理学导论》 内容简介： 本书旨在为初学者提供一个全面而深入的半导体物理学基础知识体系，涵盖了从原子结构、晶体结构到能带理论、载流子传输等核心概念。本书的编写遵循循序渐进的原则，力求语言通俗易懂，避免过于抽象的数学推导，而是通过丰富的实例和图示来帮助读者理解复杂的物理过程。 第一章 原子与分子：构建物质的基础 本章将从最基本的物质构成单元——原子和分子出发，为理解半导体材料的微观特性打下基础。我们将介绍原子的组成，包括质子、中子和电子，以及它们在原子核周围的排布方式。玻尔模型和量子力学模型将作为理解电子能级和轨道的重要工具。接着，我们将探讨不同原子如何通过化学键结合形成分子，重点介绍共价键、离子键和金属键等，并分析这些键合方式对物质宏观性质的影响。对于半导体材料而言，理解硅、锗等元素原子之间的共价键合是至关重要的，它直接决定了材料的晶体结构和电子行为。 第二章 固体材料的晶体结构 晶体是构成大多数固体材料的基本单元，其规则有序的原子排列是决定材料性能的关键。本章将深入讲解晶体学的基本概念，包括晶格、基元、晶胞等。我们将介绍常见的晶体结构，如简单立方、体心立方、面心立方和六方密堆积等，并以硅的钻石型结构为例，详细分析其原子堆积方式和键合特点。此外，本章还将介绍描述晶体取向和平面的一系列重要概念，如晶面指数（密勒指数）和晶带轴，这些概念在后续章节中分析载流子传输和器件特性时将发挥重要作用。通过对晶体结构的深入理解，读者将能够认识到材料微观结构与宏观性能之间的紧密联系。 第三章 晶体中的电子：能带理论的诞生 本章是本书的核心内容之一，我们将引入能带理论来解释为什么有些材料是导体，有些是绝缘体，而有些则是半导体。从单原子能级出发，在周期性晶格中，电子的能级会发生劈裂，形成允许能带和禁带。我们将详细介绍价带、导带和费米能级等关键概念。通过分析不同材料中能带的结构和电子在能带中的分布情况，我们将清晰地解释导电性差异的根本原因。对于半导体而言，其具有窄的禁带宽度，使得电子在一定能量激发下容易跃迁到导带，从而产生导电性。本章还将介绍 Brillouin 区域和 Bloch 电子的概念，它们是更深入理解能带结构所必需的。 第四章 载流子：半导体的电荷搬运者 在本章中，我们将重点关注半导体材料中的电荷载流子。我们将区分本征半导体和掺杂半导体，并详细解释它们在导电性上的差异。对于本征半导体，我们将分析在热激发下，电子从价带跃迁到导带，同时在价带留下空位（空穴）的过程。空穴作为一种准粒子，其行为也表现为正电荷的移动。接着，我们将深入探讨掺杂半导体。通过向本征半导体中引入杂质原子，可以人为地改变载流子浓度和类型。我们将介绍 N 型半导体（施主杂质）和 P 型半导体（受主杂质）的形成机制，以及它们的载流子浓度和迁移率。了解载流子的性质是理解半导体器件工作原理的基础。 第五章 载流子的输运现象 载流子在半导体材料中的输运行为直接决定了器件的性能。本章将详细介绍两种主要的载流子输运机制：漂移和扩散。漂移是指在电场作用下，载流子发生定向移动的现象，我们将引入载流子迁移率的概念，它反映了载流子在电场作用下移动的难易程度。扩散是指载流子从高浓度区域向低浓度区域移动的现象，其驱动力是浓度的梯度。我们将介绍 Fick 定律来描述扩散过程。此外，本章还将探讨复合和产生过程，它们会影响载流子在半导体中的寿命和浓度。通过对载流子输运现象的深入理解，我们将为后续学习半导体器件的伏安特性打下基础。 第六章 PN 结的形成与特性 PN 结是构成几乎所有半导体器件的基本单元，其独特的电学特性是实现各种功能的基础。本章将详细介绍 PN 结的形成过程，包括掺杂和扩散等关键步骤。我们将分析 PN 结形成过程中在交界面形成的耗尽层和内建电场。接着，我们将详细讨论 PN 结在外加电压下的伏安特性。在正向偏压下，PN 结导通，电流呈指数增长；在反向偏压下，PN 结截止，只有微小的反向饱和电流。本章还将介绍 PN 结的电容特性，以及它在整流、开关等应用中的基本原理。 第七章 半导体器件基础：二极管与三极管 在本章中，我们将基于前几章的知识，介绍几种最基本和最重要的半导体器件。首先，我们将以 PN 结为基础，深入分析各种类型的二极管，如整流二极管、稳压二极管（齐纳管）、发光二极管（LED）和光电二极管等，并阐述它们的工作原理和应用场合。接着，我们将重点介绍双极结型晶体管（BJT）。我们将讲解 NPN 和 PNP 型 BJT 的结构，并详细分析其工作原理，包括放大作用和开关作用。此外，本章还将简要介绍场效应晶体管（FET）的基本概念，为读者后续学习更复杂的器件打下基础。 第八章 半导体器件应用：集成电路的基石 集成电路（IC）是将大量半导体器件集成在同一块芯片上的产物，是现代电子技术的核心。本章将从宏观角度介绍集成电路的发展历程和基本构成。我们将阐述数字集成电路（如逻辑门、触发器）和模拟集成电路（如放大器、滤波器）的基本工作原理，并说明它们在计算机、通信、消费电子等领域的广泛应用。本章还将简要介绍半导体制造工艺的基本流程，包括外延、光刻、刻蚀、掺杂和金属化等，让读者对如何将理论知识转化为实际产品有一个初步的认识。 全书总结： 《半导体物理学导论》通过系统性的讲解，旨在为读者构建一个扎实的半导体物理学知识体系。从微观的原子结构到宏观的器件应用，本书循序渐进，力求清晰易懂。本书适用于对半导体技术感兴趣的本科生、研究生以及相关行业的工程师和技术人员。通过学习本书，读者将能够深刻理解半导体的本质，为进一步深入学习半导体器件、集成电路设计以及相关应用打下坚实的基础。本书的编写风格注重理论与实践相结合，旨在激发读者的学习兴趣，培养解决实际问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

我是一名初入半导体行业的学生，对于这个领域感到既好奇又有些不知所措。市面上的书籍很多，但我总觉得它们要么过于理论化，要么内容陈旧，很难跟上行业的快速发展。偶然的机会，我接触到了这本书，它给了我一个全新的视角。这本书最大的亮点在于它能够很好地平衡理论与实践。在讲解每一个半导体器件的原理时，它都能巧妙地联系到实际应用中的电路设计和工作流程。书中有很多图表和流程图，非常直观地展示了器件的工作原理和在集成电路中的地位，让我这个初学者也能快速理解。更重要的是，这本书并没有止步于介绍单个器件，而是花了很大的篇幅来讲解如何将这些器件组合成功能模块，以及这些模块又是如何构建成复杂的集成电路系统。它还涉及了一些前沿的半导体技术和发展趋势，这对于我这种希望跟上行业步伐的学生来说，非常有价值。读这本书，我感觉自己不再是被动地接受知识，而是主动地去探索和理解，大大提升了我的学习兴趣和动力。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在半导体行业工作了十几年的资深工程师，我一直都在寻找一本能够系统性地梳理行业知识，并且能够与时俱进的书籍。市面上很多教材虽然经典，但更新速度跟不上技术发展的脚步，而一些新技术书籍又往往过于碎片化，缺乏整体的框架。这本书的出现，让我眼前一亮。它不仅涵盖了半导体领域的核心基础知识，比如材料学、器件物理，还深入探讨了集成电路设计、封装测试等关键环节。更让我印象深刻的是，书中对于现代半导体技术的一些前沿概念，如 FinFET、CMOS、以及新兴的存储技术等，都有非常深入和准确的阐述。它没有回避复杂的技术细节，但同时又能通过清晰的逻辑和丰富的实例，将这些复杂的概念讲解得易于理解。这本书的结构安排也非常巧妙，从宏观的产业概览，到微观的器件细节，再到具体的应用场景，层层深入，构建了一个非常完整的知识体系。对我而言，它不仅是一本学习新知识的工具书，更是一次对行业发展脉络的梳理和思考。它让我受益匪浅，也为我日后的工作提供了重要的参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在电子信息行业摸爬滚打多年的老兵，我不得不说，市面上关于半导体技术的书籍汗牛充栋，但真正能让人眼前一亮、并觉得“哇，这玩意儿讲得真透彻！”的书却不多。我最近翻阅了一本，这本书没有像市面上大多数书籍那样，上来就用一堆晦涩难懂的公式和概念把你轰炸得晕头转向。相反，它更像是一位经验丰富的老工程师，带着你一步步走进半导体的世界。一开始，它会从最基础的物理原理讲起，但不是那种纯粹的理论堆砌，而是巧妙地结合了大量生动的类比和实例，比如将晶体管比作“电控阀门”，将半导体材料的比作“漏水的筛子”，让你在理解抽象概念的同时，也能感受到它的实际应用价值。更难能可贵的是，它在介绍各种器件时，不仅仅是告诉你“是什么”，更深入地探讨了“为什么是这样”，让你知其然更知其所以然。读这本书，就像在进行一次精心策划的实地考察，每一个章节都像一个精心设计的站台，让你停下来，仔细观察、思考，然后带着新的认知继续前行。它没有试图一次性喂饱你，而是循序渐进，让你在消化吸收的过程中，逐步构建起对半导体技术的完整认知体系。对于我这样已经有一定基础的从业者来说，它提供了一个全新的视角，帮助我巩固了已有的知识，并从中挖掘出了不少之前被忽略的细节。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我之前尝试过不少半导体相关的教材，但很多都因为过于偏重理论、或者语言风格枯燥乏味而让我望而却步。这本书却完全不同。它最大的特点就是语言的通俗易懂，即使是对于一些非常专业和抽象的概念，作者也能用非常生活化、形象化的语言来解释，让人感觉一点也不吃力。举个例子，书中在讲解PN结的形成时，没有直接抛出复杂的能带理论，而是用“人口迁徙”的比喻，生动地解释了空穴和电子的运动过程，让我一下子就明白了其中的道理。而且，这本书的结构也非常合理，从基础的材料和器件，到复杂的集成电路设计，层层递进，逻辑清晰。每个章节的开头都会有一个清晰的引言，说明本章的学习目标，并在结尾处进行总结，帮助读者巩固所学知识。更让我感到惊喜的是，书中穿插了大量的历史故事和行业发展脉络，让你在学习技术的同时，也能了解到半导体技术是如何一步步发展到今天的，这对于激发学习兴趣非常有帮助。这本书不仅仅是一本技术书籍，更像是一次有趣的知识探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的惊喜在于它对实际应用场景的侧重。很多技术书籍往往只停留在原理层面，讲完公式和模型就戛然而止，对于我们这些需要将理论转化为实际产品的工程师来说，这无疑是一大痛点。而这本书，则把大量的篇幅放在了各种半导体器件在实际电路中的应用，以及它们如何协同工作来完成特定的功能。它会详细分析不同类型的半导体材料如何影响器件的性能，以及在不同应用领域（比如通信、计算、电源管理等）中，为什么会选择特定的器件和设计方案。书中的电路图和设计实例非常丰富，并且都配有详尽的解释，让你能清晰地理解每一步的设计思路和每一个元器件的作用。我尤其喜欢它在介绍一些复杂应用时，会先从一个简化的模型入手，然后逐步增加复杂度，直到最终的完整实现。这种循序渐进的讲解方式，对于理解复杂系统非常有帮助。它不会把你扔进一个充满未知的领域，而是像一位耐心的向导，为你规划好路线，并时刻为你指点迷津。读完之后，我感觉自己对如何将半导体技术应用到实际产品设计中，有了更清晰的思路和更强大的信心。