半導體器件原理簡明教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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傅興華，丁召，陳軍寜，楊健 著

圖書標籤:

• 半導體
• 器件
• 原理
• 電子學
• 教程
• 教材
• 大學
• 物理
• 電路
• 模擬電路

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030284204

版次：1

商品編碼：12011308

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育電子科學與技術特色專業係列規劃教材

開本：16開

齣版時間：2010-08-01

用紙：膠版紙

頁數：262

字數：350000

正文語種：中文

內容簡介

　　《半導體器件原理簡明教程》力圖用*簡明、準確的語言，介紹典型半導體器件的核心知識，主要包括半導體物理基礎、pn結、雙極型晶體管、場效應晶體管、金屬半導體接觸和異質結、半導體光電子器件。
　　《半導體器件原理簡明教程》在闡明基本結構和工作原理的基礎上，還介紹瞭微電子領域的一些新技術，如應變異質結、能帶工程、量子阱激光器等。
　　《半導體器件原理簡明教程》可作為高等院校電子信息與電氣學科相關專業半導體器件原理課程的教材，也可供有關科研人員和工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

叢書序
序言
前言
主要符號錶

第1章 半導體物理基礎
1．1 晶體結構
1．1．1 基元、點陣和晶格
1．1．2 原胞、基矢、晶嚮和晶麵
1．1．3 倒格子和倒格子空間
1．2 能帶結構
1．2．1 能帶的形成
1．2．2 鍺、矽和砷化鎵的能帶結構
1．2．3 絕緣體、半導體和導體
1．2．4 本徵半導體、半導體中的載流子、空穴
1．3 半導體中載流子的統計分布
1．3．1 狀態密度
1．3．2 費米統計律和費米分布
1．3．3 電子濃度、空穴濃度、玻爾茲曼分布和本徵載流子濃度
1．3．4 雜質半導體中的電子和空穴濃度、費米能級
1．3．5 平衡態係統的費米能級
1．4 載流子的漂移運動
1．4．1 散射與有效質量
1．4．2 遷移率
1．4．3 電導率、電阻率、歐姆定律和薄層電阻
1．5 載流子的擴散運動
1．5．1 擴散電流密度
1．5．2 電流密度方程
1．5．3 雜質濃度梯度及其感生電場
1．6 非平衡載流子
1．6．1 載流子的産生與復閤、非平衡載流子
1．6．2 非平衡載流子的復閤、非平衡載流子壽命
1．6．3 間接復閤理論
1．6．4 準費米能級
1．6．5 連續性方程
1．7 半導體基本方程
1．7．1 基本方程
1．7．2 泊鬆方程
習題

第2章 pn結
2．1 pn結的形成及其基本特性
2．2 pn結空間電荷區基本特性的進一步討論
2．2．1 平衡pn結的能帶結構和載流子分布
2．2．2 非平衡pn結的能帶結構和載流子分布
2．2．3 pn結的電場和電勢分布
2．3 pn結的直流特性
2．3．1 非平衡pn結擴散區的載流子分布和擴散電流
2．3．2 pn結的勢壘復閤電流和産生電流
2．3．3 正偏pn結的大注入效應
2．4 pn結的耗盡層電容
2．5 pn結的小信號交流特性
2．5．1 pn結的擴散電容
2．5．2 pn結的交流參數和等效電路
2．6 pn結的開關特性
2．7 pn結的擊穿
2．7．1 擊穿機理概述
2．7．2 雪崩擊穿條件
2．7．3 雪崩擊穿電壓的計算
習題

第3章 雙極型晶體管
3．1 雙極型晶體管的基本結構
3．2 雙極型晶體管內載流子的輸運過程
3．3 雙極型晶體管的電流放大係數
3．3．1 均勻基區晶體管電流增益因子的簡化推導
3．3．2 均勻基區晶體管電流增益因子的數學推導
3．3．3 緩變基區晶體管的電流放大係數
3．3．4 發射區重摻雜條件下的禁帶變窄效應
3．3．5 大注入效應
……

第4章 場效應晶體管
第5章 金屬一半導體接觸和異質結
第6章 半導體光電子器件

附錄
參考文獻

前言/序言

　　微電子技術按照摩爾定律發展，其偉大成就奠定瞭現代信息社會的基礎。目前微電子技術正處於摩爾時代嚮後摩爾時代轉換的關鍵時期，矽基微電子技術正在走嚮三維集成，光電子器件、傳感器件和微機械器件等已經集成在矽基集成係統中，新型電子材料和新型信息處理器件不斷湧現。在這種大背景下，電子科學與技術的人纔培養麵臨新的挑戰。雖然專業課程的基本架構，即理論物理～固體物理一器件原理一集成電路和微電子係統的架構不會改變，但是教學內容必須根據微電子科學與技術的發展有所取捨。另一方麵，為瞭增加學生工程實踐能力的培養和訓練的課外學時，希望適當壓縮課堂教學的時間。
　　由貴州大學、安徽大學的教師閤作編寫的《半導體器件原理簡明教程》在這方麵作瞭有益的嘗試。該書選擇pn結、雙極型晶體管、金屬一氧化物一半導體場效應晶體管、金屬一半導體接觸和異質結、半導體光電子器件作為教學重點，著重強調瞭這幾種半導體器件的基本理論和基本分析方法，並注重學生工程實踐能力的培養，教學內容和教學目標取捨得當，可滿足高級專業人纔培養的要求。該書重點突齣，內容精煉，概念清晰，語言流暢。雖為簡明教程，但對半導體器件發展的一些新技術也穿插在章節中進行瞭闡述，如書中關於柵介質擊穿、應變異質結、能帶工程等方麵的論述是其他一些教材很少涉及的內容。
　　貴州大學早在1961年就在物理學專業中開設瞭半導體專門化課程，是我國最早開展半導體物理和器件本科教學的少數高校之一。貴州省早在20世紀70年代初就是我國的重要微電子産業基地之一。貴州大學的微電子學科，為貴州省微電子産業的發展提供瞭強有力的人纔和技術支撐。貴州大學、安徽大學閤作編寫的《半導體器件原理簡明教程》的齣版，使我們有機會分享他們的教學經驗，該書無論是對於學習半導體器件，還是學習集成電路設計與製造，均是一本很好的基礎教材，同時也可作為相關專業人員研究與工作的參考書，特嚮讀者推薦。

《微納電子技術：從理論到實踐的深度探索》 內容簡介 本書旨在為對微納電子技術領域感興趣的讀者提供一個全麵而深入的視角，從基本概念到前沿技術，涵蓋瞭微納電子器件的設計、製造、錶徵及其在現代科技中的應用。本書不同於市麵上許多聚焦於單一器件類型或原理的教材，而是著眼於微納電子技術作為一個整體的學科體係，強調各部分之間的內在聯係與發展脈絡。我們力求通過嚴謹的理論闡述、翔實的實例分析以及對未來發展趨勢的展望，幫助讀者構建起紮實的理論基礎，並培養解決實際問題的能力。 第一章：微納電子技術的基石——量子力學與固體物理 本章將從最基礎的層麵切入，深入剖析構成半導體器件微觀世界的量子力學原理。我們將介紹波粒二象性、量子疊加態、量子隧穿效應等核心概念，並闡述這些概念如何解釋電子在晶體材料中的行為。隨後，本書將重點講解晶體結構、布裏淵區、能帶理論、費米能級等固體物理的關鍵知識點。我們將通過生動形象的比喻和圖示，清晰地解釋絕緣體、導體和半導體之間的能帶結構差異，以及載流子（電子和空穴）的概念及其在不同材料中的演變。重點將放在對本徵半導體和雜質半導體的載流子濃度、導電類型以及遷移率等關鍵參數的推導和理解。此外，本章還會簡要介紹晶體生長技術，為後續器件製造奠定基礎。 第二章：構建信息處理的磚石——半導體異質結與界麵物理 本章將深入探討半導體材料在界麵處的奇妙物理現象，特彆是PN結的形成原理、功函數、錶麵勢壘以及載流子在界麵的擴散與漂移。我們將詳細解析PN結在不同偏壓下的伏安特性麯綫，解釋其整流作用的微觀機製。在此基礎上，本書將進一步拓展到更復雜的異質結結構，例如MNOS（金屬-氧化物-氮化物-半導體）結構、MIS（金屬-絕緣體-半導體）結構以及PIN（正-本徵-負）結等。對於每一類異質結，我們將詳細闡述其形成條件、界麵態的特性及其對器件性能的影響。特彆地，本章將重點關注界麵陷阱、錶麵散射、以及這些因素如何影響載流子輸運和器件的穩定性。通過對異質結物理的深入理解，讀者將能更好地把握多種先進半導體器件的性能極限和優化方嚮。 第三章：微納世界的精密構造——半導體製造工藝概述 本章將帶領讀者走進半導體製造的神秘世界，詳細介紹從矽片製備到最終芯片封裝的整個流程。我們將從矽的提純和單晶生長開始，闡述外延生長、氧化、光刻、刻蝕、摻雜、薄膜沉積等核心工藝步驟。對於每一步驟，我們將不僅僅描述其技術過程，更會深入剖析其背後的物理化學原理，例如氧化過程中氧原子在矽晶格中的擴散機理，光刻膠的曝光顯影過程，乾法刻蝕和濕法刻蝕的優勢與劣勢，以及摻雜的擴散和離子注入技術。本書還將介紹先進的光刻技術，如深紫外（DUV）光刻和極紫外（EUV）光刻，以及它們在製造更小尺寸器件中的關鍵作用。此外，我們還將探討關鍵的工藝控製參數和質量保證方法，強調工藝窗口的重要性以及如何通過精確控製實現高質量的微納器件。 第四章：信息轉換的靈魂——新型半導體材料與器件 本章將聚焦於當前半導體領域最活躍的前沿研究方嚮，重點介紹不同於傳統矽基材料的新型半導體材料及其在新型器件中的應用。我們將詳細介紹III-V族半導體（如GaAs、InP）、II-VI族半導體（如CdTe）、氧化物半導體（如ZnO、IGZO）以及碳基材料（如石墨烯、碳納米管）的獨特物理化學性質。對於每一種材料，我們將分析其能帶結構、載流子遷移率、光學特性等，並闡述它們為何適用於製造高性能的電子器件和光電器件。例如，我們將討論GaAs在高速電子器件中的優勢，以及InP在光通信領域的應用。同時，本書還將介紹基於這些新型材料的新型器件，包括高頻晶體管（如HEMT）、光電探測器、LED、激光器、太陽能電池以及柔性電子器件等。我們將深入分析這些新型器件的工作原理，並探討其相對於傳統矽基器件的優缺點以及未來發展潛力。 第五章：微觀世界的操控者——微納電子器件的物理機理與設計 本章將深入解析各類微納電子器件的核心物理機理。我們將從最基礎的二極管開始，詳細講解其單嚮導電特性、肖特基勢壘二極管、PN結二極管的工作原理，以及齊納二極管、變容二極管等特殊用途二極管的特性。隨後，本書將重點介紹晶體管的傢族，包括雙極結型晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）。對於BJT，我們將深入分析其載流子注入、傳輸和收集的過程，以及共發射極、共集電極、共基極三種基本組態的放大作用。對於FET，我們將重點講解MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）的工作原理，包括其溝道形成、閾值電壓、跨導等關鍵參數。我們將詳細闡述NMOS和PMOS的結構特點和工作過程，並分析其在數字邏輯電路中的應用。此外，本章還將介紹其他重要的微納電子器件，如光電器件（光敏二極管、光電晶體管）、存儲器件（DRAM、SRAM、Flash Memory）等，並對其工作原理進行詳盡的剖析。本書將強調器件的設計理念，即如何通過結構調整和材料選擇來優化器件的性能，例如提高開關速度、降低功耗、增強可靠性等。 第六章：信息世界的載體——微納電子器件在係統中的應用 本章將從宏觀層麵展現微納電子器件如何在實際係統中發揮至關重要的作用。我們將探討微納電子技術在各個領域的廣泛應用，包括但不限於： 通信係統： 從移動通信基站到智能手機，微納電子器件是無綫信號的接收、處理與發射的核心。我們將分析射頻前端器件、功率放大器、低噪聲放大器等在通信係統中的作用。 計算係統： 現代計算機的強大算力離不開微處理器、內存芯片等高度集成的微納電子器件。本書將介紹CPU、GPU、ASIC等核心芯片的架構以及其中關鍵晶體管的應用。 消費電子： 智能電視、數碼相機、可穿戴設備等琳琅滿目的消費電子産品，都依賴於微納電子器件的 miniaturization 和高性能化。我們將討論圖像傳感器、顯示驅動芯片、電源管理芯片等在這些産品中的部署。 汽車電子： 自動駕駛、智能座艙、動力總成控製等汽車電子係統的發展，推動瞭對高性能、高可靠性微納電子器件的需求。我們將介紹功率半導體、傳感器、MCU等在汽車電子中的關鍵角色。 醫療電子： 醫療影像設備、生命體徵監測儀、植入式醫療器械等，都離不開微納電子器件的精準與可靠。我們將探討生物傳感器、微流控芯片等在醫療領域的潛力。 物聯網（IoT）： 物聯網的爆發式增長，催生瞭大量低功耗、低成本的微納電子器件的需求，用於連接和感知世界。我們將討論傳感器網絡、邊緣計算節點等。 本章將通過大量實際應用的案例，幫助讀者將理論知識與實際應用緊密結閤，理解微納電子技術如何驅動現代社會的發展，並激發讀者對未來科技創新的思考。 第七章：挑戰與展望——微納電子技術的發展前沿與未來方嚮 本章將深入探討當前微納電子技術麵臨的挑戰，以及未來的發展趨勢和創新方嚮。我們將首先討論摩爾定律的極限以及半導體行業在持續縮小器件尺寸方麵遇到的物理和經濟瓶頸。在此基礎上，我們將介紹當前正在積極探索的顛覆性技術，包括： 超越CMOS的技術： 例如，量子計算、神經形態計算、自鏇電子學等，旨在突破傳統CMOS邏輯的性能限製。 三維集成技術（3D ICs）： 將多個芯片堆疊起來，實現更高的集成密度和更短的互連長度，從而提高性能和降低功耗。 先進封裝技術： Chiplet技術、扇齣晶圓級封裝（FOWLP）等，允許將不同工藝製備的芯片靈活組閤，實現更靈活、更高性能的係統集成。 可持續微納電子技術： 關注綠色製造工藝、可迴收材料以及低功耗器件的設計，以應對環境挑戰。 人工智能與微納電子學的融閤： AI在芯片設計、製造和優化中的應用，以及為AI設計的專用芯片（如TPU、NPU）。 本書將以開放的視角，鼓勵讀者批判性地思考當前技術，並積極探索未知的領域，為未來的微納電子技術發展貢獻自己的力量。 目標讀者 本書適閤以下人群閱讀： 對電子工程、微電子學、材料科學、物理學等專業感興趣的本科生和研究生。 從事半導體器件設計、製造、測試、封裝等相關工作的工程師和技術人員。 希望深入瞭解現代電子産品核心技術的科技愛好者。 對未來科技發展趨勢有濃厚興趣的讀者。 本書特色 體係完整： 從基礎的量子力學和固體物理，到器件的物理機理，再到製造工藝和應用，構成瞭一個完整的學科知識體係。 深度與廣度並重： 既有紮實的理論推導，又涵蓋瞭廣泛的應用領域和前沿技術。 圖文並茂： 大量精美的插圖、圖錶和示意圖，幫助讀者直觀理解復雜的概念。 理論聯係實際： 結閤大量的實際案例和應用場景，使讀者深刻理解理論知識的價值。 前瞻性： 重點關注微納電子技術的發展前沿和未來趨勢，為讀者提供前瞻性的視野。 通過學習本書，讀者將能夠對微納電子技術有一個深刻而係統的認識，為他們在相關領域的研究、開發和創新奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

剛收到這本《半導體器件原理簡明教程》，迫不及待地翻閱起來。封麵的設計簡潔大方，給人一種嚴謹而專業的印象。我一直對半導體技術充滿好奇，但又覺得它常常晦澀難懂，希望這本書能像它的名字一樣，用簡明的方式揭開半導體器件神秘的麵紗。翻到目錄，內容安排得非常有條理，從最基礎的能帶理論，到PN結、雙極型晶體管（BJT）、場效應晶體管（FET）等，再到一些更高級的集成電路基礎，基本上涵蓋瞭半導體器件的核心內容。我最期待的是關於PN結的部分，它是一切半導體器件的基石，書中是如何解釋載流子在PN結的運動和擴散的呢？是否能用通俗易懂的語言，配閤清晰的圖示，讓我這個初學者也能豁然開朗？另外，我對BJT和MOSFET的結構與工作原理也特彆感興趣，它們是現代電子設備不可或缺的組成部分，書中對它們的深入講解，是否能幫助我理解為什麼它們能實現放大和開關功能？總而言之，這本書給我一種“麻雀雖小，五髒俱全”的感覺，希望它能成為我入門半導體領域的得力助手，真正做到“簡明”而不失“原理”。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電子工程專業的學生，正在為即將到來的半導體物理和器件課程做預習。在眾多教材中，《半導體器件原理簡明教程》以其“簡明”的定位吸引瞭我。通常，這類課程涉及大量的量子力學和固體物理知識，初次接觸時容易感到睏惑。《半導體器件原理簡明教程》的封麵設計就透著一股“化繁為簡”的智慧，讓我對其內容充滿瞭期待。我希望它能在復雜的半導體物理概念上，提供一個清晰易懂的切入點。例如，關於費米能級、導帶、價帶等概念，書中是否能用比喻或者更直觀的方式來解釋？對於PN結的形成，是僅僅停留在理論層麵，還是會深入淺齣地闡述其形成機製以及不同偏置下的行為？我特彆希望能看到書中對半導體摻雜的解釋，這直接影響著器件的導電類型和性能，書中是如何闡述其原理和影響的？另外，我希望書中在介紹BJT和MOSFET時，不僅僅是給齣它們的結構圖，更能深入分析它們內部的載流子運動和電場分布，從而解釋其電流放大和電壓控製的特性。作為一本“教程”，我更看重它是否能幫助我建立起對半導體器件的係統性認知，為後續更深入的學習打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我對《半導體器件原理簡明教程》這本書的理解，更多地停留在“原理”層麵。我一直認為，要真正掌握任何一門技術，都必須對其底層原理有深刻的理解。這本書的書名恰恰點齣瞭這一點。我特彆關注書中對於半導體材料本身的性質，比如載流子濃度、遷移率、介電常數等，是如何進行闡述的。這些基礎參數直接決定瞭器件的性能，書中是否能用清晰的圖錶和公式來展示這些參數與器件特性的關聯？對於PN結的建立，書中是如何解釋其內建電勢的産生？以及在正偏和反偏狀態下，耗盡層寬度的變化和電勢壘的高度如何影響電流的流動？對於BJT，我期望書中能詳細闡述其三極管區、飽和區和截止區的物理機製，以及電流放大係數β的意義。對於MOSFET，我希望看到關於閾值電壓、跨導等關鍵參數的推導和解釋。如果書中能夠引入一些簡單的數學模型，但又不會過於復雜，能夠幫助讀者理解這些物理過程的定量關係，那將是非常有價值的。《半導體器件原理簡明教程》如果能做到這點，那麼它絕對不僅僅是一本入門讀物，更是一本能幫助讀者建立紮實理論基礎的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本《半導體器件原理簡明教程》給我的第一印象是它的“教程”屬性。我之前接觸過一些理論性極強的書籍，雖然內容紮實，但讀起來總是讓人感到壓力山大，仿佛在與一堆公式和抽象概念搏鬥。然而，這本書的排版風格非常友好，字體大小適中，章節之間的過渡也比較自然。我尤其關注書中是否提供瞭足夠的例題和習題，以及這些例題的解答是否詳細。很多時候，理論知識的掌握離不開實際的演練，通過解題，纔能更好地檢驗自己對概念的理解程度，也能發現自己知識上的盲點。《半導體器件原理簡明教程》的編寫，是否真的做到瞭“原理”與“應用”的結閤？我希望它不僅僅是羅列枯燥的物理定律，而是能夠通過實際的器件模型和工作特性分析，讓讀者感受到半導體器件在實際電路中是如何工作的。比如，在講解MOSFET時，是否會詳細分析不同柵電壓下的溝道形成過程？或者在講解BJT時，是否會通過輸入輸齣特性麯綫來解釋放大作用？如果書中能夠穿插一些實際的應用案例，那將是錦上添花，讓學習過程更加生動有趣，也更容易激發我對這門學科的深入探索。

評分☆☆☆☆☆

拿到《半導體器件原理簡明教程》這本書，我第一個想法是它能否解決我一直以來對半導體“黑箱”的認知。很多時候，我們在電路設計中使用半導體器件，隻是知道它們的功能，但對其內部工作原理卻知之甚少。我希望這本書能夠打破這種“黑箱”效應，讓我能夠真正理解這些微小元件是如何工作的。《半導體器件原理簡明教程》在“簡明”的基礎上，是否能賦予我“洞察”的能力？我希望書中在介紹PN結時，能通過生動的類比，比如水流或者交通管製，來解釋載流子在不同區域的擴散和漂移。對於BJT，是否能用形象的方式來解釋基極電流如何控製集電極電流的放大？對於MOSFET，是如何通過柵極電壓來形成或消失溝道的？我尤其希望看到書中對二極管和三極管的伏安特性麯綫的詳細解讀，這些麯綫背後蘊含著器件的物理本質，理解它們，纔能更好地把握器件的工作狀態。這本書如果能用清晰的語言，配閤精美的插圖，將復雜的半導體物理過程可視化，那將極大地提升我的學習體驗。我想，這本“教程”最核心的價值，就在於它能否讓我從“會用”走嚮“理解”，再到“創新”。