半導體物理與器件(原著第四版)(第二版) 國外電子與通信教材係列 自然科學 研究生科專科教材工學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 半導體物理
• 半導體器件
• 電子工程
• 通信工程
• 物理學
• 材料科學
• 研究生教材
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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121211652

商品編碼：29336921781

叢書名： 半導體物理與器件

商品參數

半導體物理與器件(原著第四版)(第二版)
	定價	79.00
	齣版社	電子工業齣版社
	版次	4
	齣版時間	2013年08月
	開本	12k
	作者	(美)尼曼
	裝幀	平裝
	頁數	0
	字數	995000
	ISBN編碼	9787121211652

目錄

集成電路（IC）
製造
參考文獻
第壹部分 半導體材料屬性
第1章 固體晶格結構
1.0 概述
1.1 半導體材料
1.2 固體類型
1.3 空間晶格
1.4 金剛石結構
1.5 原子價鍵
*1.6 固體中的缺陷和雜質
*1.7 半導體材料的生長
1.8 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第2章 量子力學初步
2.0 概述
2.1 量子力學的基本原理
2.2 薛定諤波動方程
2.3 薛定諤波動方程的應用
2.4 原子波動理論的延伸
2.5 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第3章 固體量子理論初步
3.0 概述
3.1 允帶與禁帶
3.2 固體中電的傳導
3.3 三維擴展
3.4 狀態密度函數
3.5 統計力學
3.6 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第4章 平衡半導體
4.0 概述
4.1 半導體中的載流子
4.2 摻雜原子與能級
4.3 非本徵半導體
4.4 施主和受主的統計學分布
4.5 電中性狀態
4.6 費米能級的位置
4.7 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第5章 載流子輸運現象
5.0 概述
5.1 載流子的漂移運動
5.2 載流子擴散
5.3 雜質梯度分布
*5.4 霍爾效應
5.5 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻

第6章 半導體中的非平衡過剩載流子
6.0 概述
6.1 載流子的産生與復閤
6.2 過剩載流子的性質
6.3 雙極輸運
6.4 準費米能級
*6.5 過剩載流子的壽命
*6.6 錶麵效應
6.7 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第二部分 半導體器件基礎
第7章 pn結
7.0 概述
7.1 pn結的基本結構
7.2 零偏
7.3 反偏
7.4 結擊穿
*7.5 非均勻摻雜pn結
7.6 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第8章 pn結二極管
8.0 概述
8.1 pn結電流
8.2 産生復閤電流和大注入
8.3 pn結的小信號模型
*8.4 電荷存儲與二極管瞬態
*8.5 隧道二極管
8.6 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第9章 金屬半導體和半導體異質結
9.0 概述
9.1 肖特基勢壘二極管
9.2 金屬半導體的歐姆接觸
9.3 異質結
9.4 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第10章 金屬氧化物半導體場效應晶體管基礎
10.0 概述
10.1 雙端MOS結構
10.2 電容電壓特性
10.3 MOSFET基本工作原理
10.4 頻率限製特性
*10.5 CMOS技術
10.6 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第11章 金屬氧化物半導體場效應晶體管： 概念的深入
11.0 概述
11.1 非理想效應
11.2 MOSFET按比例縮小理論
11.3 閾值電壓的修正
11.4 附加電學特性
*11.5 輻射和熱電子效應
11.6 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第12章 雙極晶體管
12.0 概述
12.1 雙極晶體管的工作原理
12.2 少子的分布
12.3 低頻共基極電流增益
12.4 非理想效應
12.5 等效電路模型
12.6 頻率上限
12.7 大信號開關
*12.8 其他的雙極晶體管結構
12.9 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第13章 結型場效應晶體管
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 等效電路和頻率限製
*13.5 高電子遷移率晶體管
13.6 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第三部分 專用半導體器件
第14章 光器件
14.0 概述
14.1 光學吸收
14.2 太陽能電池
14.3 光電探測器
14.4 光緻發光和電緻發光
14.5 發光二極管
14.6 激光二極管
14.7 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
第15章 半導體功率器件
15.0 概述
15.1 隧道二極管
15.2 耿氏二極管
15.3 雪崩二極管
15.4 功率雙極晶體管
15.5 功率MOSFET
15.6 半導體閘流管
15.7 小結
重要術語解釋
知識點
復習題
習題
參考文獻
附錄A 部分參數符號列錶
附錄B 單位製、 單位換算和通用常數
附錄C 元素周期錶
附錄D 能量單位——電子伏特
附錄E 薛定諤波動方程的推導
附錄F 有效質量概念
附錄G 誤差函數
附錄H 部分習題參考答案
索引

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內容介紹
　　本書是微電子技術領域的基礎教程。全書涵蓋瞭量子力學、 固體物理、 半導體材料物理及半導體器件物理等內容， 全書共三部分， 十五章。第壹部分是半導體材料屬性， 主要討論固體晶格結構、 量子力學、 固體量子理論、 平衡態半導體、 輸運現象、 半導體中的非平衡過剩載流子； 第二部分是半導體器件基礎， 主要討論pn結、 pn結二極管、 金屬半導體和半導體異質結、 金屬氧化物半導體場效應晶體管、 雙極晶體管、 結型場效應晶體管； 第三部分是專用半導體器件， 主要介紹光器件、 半導體微波和功率器件等。書中既講述瞭半導體基礎知識， 也分析討論瞭小尺寸器件物理問題， 具有一定的深度和廣度。全書內容豐富、 概念清楚、 講解深入淺齣、 理論分析透徹。另外， 全書各章難點之後均列有例題、 自測題， 每章末尾均安排有復習要點、 重要術語解釋及知識點。全書各章末尾列有習題和參考文獻， 書後附有部分習題答案。

《固態器件原理與集成電路設計》 引言 在飛速發展的現代科技浪潮中，電子信息産業作為核心驅動力，其進步離不開對基礎科學的深刻理解和應用。特彆是半導體技術，作為信息時代的基石，其發展更是日新月異。從微小的晶體管到龐大的集成電路，半導體器件的每一次革新都深刻地改變著我們的生活方式和社會結構。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，剖析固態器件的核心物理原理，並在此基礎上探討復雜集成電路的設計方法與挑戰，為有誌於投身電子信息領域研究與開發的學習者打下堅實的基礎。 第一部分：固態器件的物理基礎 本部分將帶領讀者循序漸進地探索構成現代電子器件的物質基礎，從微觀世界深入理解宏觀器件的性能錶現。 第一章：晶體結構與電子理論 原子結構與化學鍵閤： 物質最基本的構成單元是原子，其結構（原子核、電子殼層、能級）決定瞭物質的宏觀性質。我們將迴顧原子模型的演進，重點關注電子的量子化能級概念。在此基礎上，我們將探討不同類型的化學鍵閤，如離子鍵、共價鍵和金屬鍵，理解它們如何決定瞭材料的形成和性質，特彆是共價鍵在半導體材料中的主導地位。 晶體結構： 大多數固態器件材料都具有規則的晶體結構。本章將介紹晶體的基本概念，如晶格、基元、晶胞。我們將詳細討論立方晶係，包括簡單立方、體心立方和麵心立方結構，並重點介紹半導體材料（如矽、鍺、砷化鎵）常用的晶體結構，如金剛石結構。理解晶體結構對於解釋材料的各嚮異性及其對電子行為的影響至關重要。 能帶理論： 這是理解半導體物理的核心。我們將從自由電子模型齣發，引入周期性勢場的影響，解釋電子在晶體中形成能帶的原因。重點將闡述價帶、導帶和禁帶（帶隙）的概念，以及它們如何決定瞭材料是導體、絕緣體還是半導體。我們將討論費米能級，它在描述電子在不同能級上的分布以及區分不同材料類型方麵起著關鍵作用。 有效質量與電子/空穴： 在晶體中，電子和空穴的運動行為與自由空間中的粒子有所不同。我們將引入有效質量的概念，解釋它如何反映瞭電子在晶格勢場中的慣性。此外，我們將深入探討空穴的概念，理解它是如何作為一種準粒子來描述價帶中電子的缺失，以及它與電子在導電過程中的作用。 第二章：半導體中的載流子統計與輸運 本徵半導體： 在純淨的半導體中，電子和空穴的産生是自發的過程（熱激發）。我們將分析本徵半導體中的載流子濃度，並推導其溫度依賴性。理解本徵載流子濃度是理解雜質半導體性能的基礎。 雜質半導體（摻雜）： 這是製造各種半導體器件的關鍵。本章將詳細介紹n型半導體（施主摻雜）和p型半導體（受主摻雜）的形成機理。我們將分析摻雜後載流子濃度的變化，以及費米能級的位置如何隨摻雜濃度而移動。 載流子統計： 嚴格地說，電子和空穴的分布遵循費米-狄拉剋統計。然而，在許多實際應用中，當載流子濃度遠低於有效態密度時，麥剋斯韋-玻爾茲曼統計是很好的近似。我們將討論這兩種統計方法的適用範圍和聯係。 載流子輸運： 載流子在電場作用下的定嚮運動形成電流。我們將分析漂移機製，並引入載流子遷移率的概念。我們將討論電子和空穴遷移率的差異及其影響因素（如散射機製：晶格散射、雜質散射）。此外，我們將探討擴散機製，理解載流子濃度梯度如何導緻擴散電流，這在PN結等器件中至關重要。 第三章：PN結的形成與特性 PN結的形成： 將p型半導體和n型半導體緊密接觸，會在界麵形成PN結。本章將詳細分析PN結形成過程中的載流子擴散和復閤，以及由此産生的內建電勢（勢壘電勢）和耗盡區。 PN結的伏安特性： 我們將推導PN結的理想伏安特性方程，解釋正嚮偏壓下的導通和反嚮偏壓下的截止特性。我們將深入分析正嚮偏壓如何降低勢壘，使得載流子能夠跨越結區，以及反嚮偏壓如何擴大耗盡區，阻止載流子流動。 非理想效應： 實際的PN結存在多種非理想效應。我們將討論： 漏電流： 在反嚮偏壓下，由於少數載流子産生和錶麵漏電等因素，會存在一定的反嚮漏電流。 擊穿機製： 當反嚮電壓達到一定程度時，會發生擊穿。我們將分析齊納擊穿（隧道效應）和雪崩擊穿（載流子倍增）兩種主要機製。 結電容： PN結在不同偏壓下具有電容特性，包括擴散電容（正嚮偏壓）和結電容（反嚮偏壓）。這些電容對器件的工作頻率有重要影響。 第二部分：關鍵固態器件及其工作原理 在掌握瞭半導體基礎理論後，我們將聚焦於構成現代電子係統的核心器件，深入解析它們的設計、製造和工作原理。 第四章：Bipolar結型晶體管（BJT） BJT的結構與工作原理： BJT是一種電流控製型器件，由三個半導體區域（發射區、基區、集電區）和兩個PN結構成（NPN或PNP）。我們將詳細分析其兩種基本結構，以及在不同偏置下的工作狀態：截止區、放大區和飽和區。 BJT的電流增益（β）： BJT的核心功能是放大。我們將推導集電極電流與基極電流之間的關係，引入電流增益β，並分析其影響因素，如基區寬度、摻雜濃度等。 BJT的輸入輸齣特性： 我們將繪製BJT的輸入特性麯綫（Ib-Vbe）和輸齣特性麯綫（Ic-Vce），幫助讀者直觀理解其電學特性。 BJT的應用： BJT是許多模擬電路（如放大器、振蕩器）的基礎。我們將簡要介紹其在不同電路中的典型應用。 第五章：場效應晶體管（FET） FET概述： FET是一種電壓控製型器件，其導電溝道中的載流子濃度通過外加柵極電壓來控製。我們將介紹MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）和JFET（結型場效應晶體管）兩大類。 MOSFET的工作原理： MOS電容： 首先，我們將分析MOS結構的電容特性，理解其在不同柵電壓下的錶麵效應（耗盡、反型、積纍）。 增強型MOSFET（EMOSFET）： 詳細介紹其溝道形成機製，柵極電壓如何誘導形成導電溝道，以及源漏電流（Ids）與柵漏電壓（Vgs）和漏源電壓（Vds）之間的關係。 耗盡型MOSFET（DMOSFET）： 介紹其在零柵壓下已經存在溝道，以及柵壓如何控製溝道的導通和耗盡。 MOSFET的輸入輸齣特性： 繪製MOSFET的輸齣特性麯綫，分析其飽和區和綫性區。 JFET的工作原理： 介紹其通過反嚮偏置的PN結來控製溝道的截麵積，從而控製源漏電流。 FET的優勢與應用： 相較於BJT，FET具有輸入阻抗高、功耗低等優點，在數字集成電路（CMOS技術）和功率開關電路中有廣泛應用。 第六章：光電器件 光電導效應： 介紹在光照下半導體材料電導率發生變化的現象，以及其在光敏電阻等器件中的應用。 PN結光電器件： 光電二極管： 利用PN結在光照下産生的內建電場分離光生載流子，形成光電流。我們將討論其工作原理、伏安特性和應用。 太陽能電池： essentially也是一種光電二極管，利用光能直接轉化為電能，我們將探討其能量轉換效率和關鍵參數。 發光二極管（LED）： PN結在正嚮偏壓下，電子和空穴復閤時會發齣光。我們將介紹LED的發光機理，不同材料的光譜特性，以及LED的應用。 激光二極管： 在特殊結構和工作條件下，LED可以實現受激輻射，産生相乾的激光。我們將簡要介紹其工作原理。 第七章：功率器件與特殊器件 功率BJT與功率MOSFET： 介紹為處理大電流和大電壓而設計的功率晶體管，以及它們在電源管理、電機驅動等領域的作用。 可控矽（SCR）： 一種具有開關特性的半導體器件，具有高電壓、大電流的承受能力，廣泛應用於電力電子領域。我們將分析其觸發和關斷原理。 IGBT（絕緣柵雙極晶體管）： 結閤瞭MOSFET的柵極控製特性和BJT的功率輸齣能力，是當前主流的功率開關器件之一。 傳感器件： 簡要介紹溫度傳感器（如熱敏電阻）、壓力傳感器等利用半導體材料特性的傳感器件。 第三部分：集成電路設計基礎 本部分將引領讀者從器件層麵走嚮係統層麵，理解如何將眾多微小器件組閤成功能強大的集成電路。 第八章：半導體製造工藝 材料製備： 從高純度多晶矽生長單晶矽棒，再到製備晶圓。 平麵工藝： 介紹集成電路製造的核心工藝，包括： 光刻： 將電路圖案轉移到矽片上的關鍵步驟。 擴散與離子注入： 引入雜質，形成PN結和溝道。 薄膜沉積： 形成氧化層、氮化層、金屬層等。 刻蝕： 去除不需要的材料。 互連工藝： 將各個器件連接起來，形成完整的電路。 封裝： 將集成電路保護起來，並與外部連接。 第九章：基本邏輯門與組閤邏輯電路 數字信號與邏輯電平： 介紹二進製數字信號的錶示及其在高低電平之間的轉換。 基本邏輯門： 詳細講解AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR門的工作原理，並介紹其邏輯符號和真值錶。 組閤邏輯電路： 介紹由基本邏輯門組閤而成的電路，如編碼器、譯碼器、多路選擇器、數據分配器、加法器、減法器等。我們將分析它們的邏輯功能和設計方法。 第十章：時序邏輯電路與存儲器 觸發器： 介紹能夠存儲狀態的基本單元，如SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器，以及它們的時序特性。 寄存器： 由多個觸發器組成的存儲單元，用於存儲一組二進製數據。 計數器： 利用觸發器實現對脈衝信號的計數功能，包括同步計數器和異步計數器。 狀態機： 介紹有限狀態機（FSM）的概念，包括Mealy型和Moore型，以及如何設計基於狀態機的控製器。 存儲器： SRAM（靜態隨機存取存儲器）： 利用觸發器實現存儲，速度快但集成度較低。 DRAM（動態隨機存取存儲器）： 利用電容存儲信息，需要刷新，集成度高但速度相對較慢。 ROM（隻讀存儲器）： 用於存儲固化程序或數據，如PROM、EPROM、EEPROM。 第十一章：數字集成電路基礎 CMOS工藝： 介紹CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術作為當前主流的數字集成電路製造技術，其低功耗和高集成度的優勢。 CMOS邏輯門： 分析CMOS反相器、NAND門、NOR門等基本邏輯門的結構和工作原理，以及其驅動能力和功耗特性。 時序與時鍾： 深入討論時鍾信號在數字電路中的作用，時序約束（建立時間和保持時間），以及亞穩態問題。 集成電路設計流程： 簡要介紹從需求分析到邏輯設計、物理設計、驗證和製造的完整流程。 結論 本書力求以清晰的邏輯、嚴謹的論證和豐富的實例，為讀者構建一個完整的半導體物理與器件的知識體係。通過對基礎物理原理的深入理解，到具體器件特性的剖析，再到集成電路設計方法的探討，本書旨在培養讀者解決復雜工程問題的能力，激發他們在電子信息領域的創新熱情。掌握這些知識，將有助於讀者在未來的學習和工作中，深刻理解並駕馭日新月異的科技發展，為推動社會進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

當我第一次接觸到這本書的時候，我被它所涵蓋的知識的廣度和深度所震撼。它就像一個巨大的知識寶庫，裏麵充滿瞭各種關於半導體材料、載流子輸運、PN結特性、MOSFET、BJT等器件的詳盡論述。書中的每一個章節都仿佛打開瞭我對微觀世界的一扇窗戶，讓我看到瞭那些肉眼不可見的電子和空穴是如何在材料中奔跑，又是如何構築起我們日常生活中離不開的各種電子設備。我記得我在學習二極管的伏安特性麯綫時，書中對不同偏置下的電流行為做瞭非常細緻的解釋，包括飽和區、綫性區和擊穿區，並且還給齣瞭數學模型推導，這讓我對二極管的工作原理有瞭更深刻的認識。這本書不僅僅是一本教材，更像是一本半導體科學的百科全書，它提供瞭堅實的理論基礎，也為未來的技術發展鋪平瞭道路。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在實驗室摸爬滾打多年的工程師，我拿到這本《半導體物理與器件》時，更多的是一種“故地重遊”的感覺。書中很多理論和模型，在我實際工作中都曾遇到過，也正是依靠書中提供的理論基礎，我纔得以理解並解決一些實際工程難題。我記得有一次，我們的器件在高溫下錶現不穩定，經過多方排查，最終定位到是熱載流子效應在作祟。當時我就翻齣瞭這本書，書中關於熱載流子效應的詳細分析，包括其産生機理、對器件性能的影響以及相應的抑製方法，都給瞭我極大的啓發，也幫助我們成功地優化瞭器件的製程。這本書對於工程實踐有著極強的指導意義，它連接瞭理論的深度與應用的廣度，是一本值得反復研讀的工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於國內的電子信息領域來說，無疑是一劑強心針。作為國外經典教材的引進，它為我們提供瞭一個與國際前沿接軌的窗口。我尤其欣賞它在概念講解上的嚴謹性和邏輯性。書中對每一個物理現象的闡述都循序漸進，從基本原理齣發，逐步深入到復雜的模型和應用。每次閱讀，都能感受到作者在梳理知識體係上的深厚功力。例如，在講解PN結的形成時，作者沒有簡單地給齣結論，而是詳細地分析瞭載流子擴散、復閤以及耗盡區的形成過程，並輔以清晰的圖示，讓人一目瞭然。這種紮實的講解方式，讓我在理解抽象概念時少走瞭很多彎路。這本書不僅僅是知識的堆砌，更是思維方式的引導，它教會我如何去分析問題、解決問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我研究生生涯裏最艱難的“戰友”之一。拿到手的時候，就被那厚重的感覺鎮住瞭，光是目錄就夠讓人頭皮發麻的。剛開始學的時候，我總是抱著一本紙質書，一邊看一邊啃，遇到瞭不懂的地方就反復翻閱，有時候一個公式要看上半天纔能理解其中的邏輯。我記得有一次，為瞭弄懂一個半導體材料的能帶結構，我硬生生花瞭兩個晚上，一邊查閱各種文獻，一邊在草稿紙上畫圖，最後纔勉強領悟。這本書的深度是毋庸置疑的，它就像一位嚴謹的老師，不允許任何馬虎和敷衍。對於那些想深入瞭解半導體物理精髓的同學來說，這絕對是一本不可多得的寶藏。不過，也正因為它的深入，初學者可能會覺得有些吃力，需要投入大量的時間和精力去消化。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的封麵和排版設計，給人的第一印象確實不是那麼“吸引人”，尤其是對於習慣瞭現在各種精美裝幀書籍的讀者來說。它更像是一本厚重的學術專著，而非一本輕鬆的讀物。但一旦你翻開它，就會被其中蘊含的知識所吸引。本書的翻譯質量也值得稱贊，雖然是國外原著，但中文譯文流暢自然，術語翻譯準確，基本沒有晦澀難懂的地方。我尤其喜歡書中穿插的例題和習題，這些題目既有基礎性的鞏固，也有挑戰性的思考，對於檢驗學習效果非常有幫助。我經常在完成一個章節的學習後，嘗試解答其中的習題，這不僅加深瞭我的理解，也讓我認識到自己知識上的不足之處。