微电子器件基础教程

　　《微电子器件基础教程》主要介绍微电子器件的基础理论，包括半导体材料、载流子输运现象、PN结、双极型晶体管、MOSFET、异质结双极型晶体管等，可作为电子信息类、自动化类、仪器类、电气类、计算机类等专业本科生教材，各校可根据学生知识背景和教学要求，对教学内容做出适当安排，也可作为相关专业科研人员和工程技术人员的参考用书。

　　郭业才，教授、博士生导师。全国百篇优秀博士学位论文获得者安徽省学术与技术带头人、江苏省“六大人才高峰”培养对象、获省级科学技术成果奖2项；主持国家自然科学基金、省自然科学基金、市厅级科研项目和社会服务项目数项主持省级专业建设项目和教学研究项目数项。

目录
第1章半导体

1.1半导体材料

1.1.1元素半导体

1.1.2化合物半导体

1.2半导体材料的晶体结构

1.2.1单胞

1.2.2晶面及密勒指数

1.2.3共价键

1.3半导体中的缺陷

1.3.1点缺陷

1.3.2线缺陷

1.4能级与能带

1.4.1能级

1.4.2能量动能

1.4.3固态材料的传导

1.4.4满带电子和半满带电子的特性

1.5本征半导体及载流子浓度

1.5.1本征半导体及导电机构

1.5.2载流子的统计分布

1.5.3本征载流子浓度

1.6杂质半导体及载流子浓度

1.6.1杂质半导体

1.6.2电离能

1.6.3双性杂质

1.6.4电子和空穴的平衡状态分布

1.7简并半导体及其浓度

1.7.1非简并与简并半导体

1.7.2简并半导体中载流子浓度

习题１

第2章载流子输运现象

2.1载流子漂移运动及其电流密度

2.1.1迁移率

2.1.2载流子漂移电流密度

2.2载流子扩散运动及其电流密度

2.2.1载流子扩散方程

2.2.2载流子扩散电流密度

2.3载流子总电流密度

2.3.1总电子或空穴电流密度

2.3.2总传导电流密度

2.4爱因斯坦关系式

2.4.1感生电场

2.4.2爱因斯坦关系

2.5非平衡载流子的产生与复合

2.5.1非平衡载流子与准费米能级

2.5.2直接复合

2.5.3间接复合

2.5.4表面复合

2.5.5俄歇复合

2.6热电子发射过程

2.7隧穿过程

2.8强电场效应

2.9半导体的基本控制方程

2.9.1连续性方程

2.9.2泊松方程

习题2

第3章PN结

3.1平面工艺

3.1.1氧化

3.1.2光刻

3.1.3扩散或离子注入

3.1.4金属化

3.2PN结能带图及空间电荷区

3.2.1平衡PN结与内建电势

3.2.2空间电荷区电场与电势分布

3.2.3平衡PN结载流子浓度

3.3PN结伏安特性

3.3.1理想PN结

3.3.2PN结正向特性

3.3.3PN结反向特性

3.3.4PN结伏安特性

3.3.5PN结伏安特性的影响因素

3.3.6PN结偏置状态对势垒宽度的影响

3.4PN结电容

3.4.1势垒电容

3.4.2扩散电容

3.5PN结击穿

3.5.1隧道效应

3.5.2雪崩倍增

3.5.3击穿电压的影响因素

习题3

第4章双极型晶体管的直流特性

4.1双极型晶体管结构

4.1.1晶体管类型及结构

4.1.2晶体管的杂质分布

4.2双极型晶体管放大原理

4.2.1晶体管直流放大系数

4.2.2双极型晶体管内载流子的输运过程

4.2.3双极型晶体管的电流放大系数

4.2.4均匀基区晶体管电流增益

4.2.5缓变基区晶体管电流增益

4.2.6影响电流放大系数的因素

4.3晶体管反向直流参数及基极电阻

4.3.1反向电流

4.3.2击穿电压

4.3.3穿通电压

4.3.4基极电阻

4.4双极型晶体管的特性曲线

4.4.1共基极连接直流特性曲线

4.4.2共射极连接直流特性曲线

4.4.3共基极与共射极输出特性曲线的比较

4.4.4共射极输出的非理想特性曲线

习题4

第5章双极型晶体管的交流特性、功率特性与开关特性

5.1晶体管交流小信号电流增益

5.1.1晶体管交流小信号模型

5.1.2晶体管交流小信号传输过程

5.1.3晶体管交流小信号模型等效电路

5.1.4交流小信号传输延迟时间

5.1.5晶体管交流小信号电流增益及其频率特性

5.1.6高频功率增益及最高振荡频率

5.2双极型晶体管的功率特性

5.2.1晶体管集电极最大工作电流

5.2.2基区大注入效应对电流放大系数的影响

5.2.3基区扩展效应对β0和fT的影响

5.2.4发射极电流集边效应

5.2.5晶体管最大耗散功率与热阻

5.2.6晶体管的二次击穿与安全工作区

5.3双极型晶体管的开关原理

5.3.1晶体管开关作用

5.3.2晶体管开关工作区域

5.3.3晶体管开关波形与开关时间

5.3.4晶体管开关过程

5.4晶体管模型及其等效电路

5.4.1晶体管EbersMoll模型及其等效电路

5.4.2电荷控制模型

5.5开关时间计算

5.5.1延迟时间

5.5.2上升时间

5.5.3储存时间

5.5.4下降时间

5.6开关晶体管的正向压降和饱和压降

习题5

第6章MOS场效应晶体管

6.1金属与半导体接触

6.1.1整流接触

6.1.2欧姆接触

6.2MOS结构及其性质

6.2.1理想MOS结构

6.2.2实际MOS结构及其特性

6.2.3平带电压

6.3MOSFET结构及工作原理

6.3.1MOSFET基本结构

6.3.2MOSFET基本类型

6.3.3MOSFET工作原理

6.3.4MOSFET特性曲线

6.4MOSFET阈值电压

6.4.1阈值电压及其计算

6.4.2影响阈值电压的因素

6.5MOSFET直流特性

6.5.1萨支唐方程

6.5.2影响直流特性的因素

6.6MOSFET击穿特性

6.6.1漏源击穿

6.6.2氧化层击穿

6.6.3寄生NPN击穿

6.7MOSFET亚阈特性

6.7.1MOSFET亚阈电流

6.7.2MOSFET亚阈电流计算

6.7.3MOSFET栅压摆幅

6.8MOSFET小信号特性

6.8.1交流小信号参数

6.8.2交流小信号等效电路

6.9MOSFET开关特性

6.9.1开关原理

6.9.2开关时间

6.10沟道变化效应

6.10.1短沟道效应及其对阈值电压的影响

6.10.2窄沟道效应及其对阈值电压的影响

习题6

第7章异质结双极型晶体管

7.1半导体异质结

7.1.1半导体异质结及其能带图

7.1.2半导体异质结的伏安特性

7.2异质结双极型晶体管的结构与特性

7.2.1HBT的器件结构

7.2.2HBT特性

7.3几种常用的异质结双极型晶体管

7.3.1硅基HBT

7.3.2AlGaAs/GaAs HBT

7.3.3InGaAs/InP HBT

7.4GaAs MESFET

7.4.1器件结构

7.4.2工作原理

7.4.3理论模型

7.5高电子迁移率晶体管

7.5.1量子阱结构

7.5.2器件结构与工作原理

7.5.3理论模型

习题7

附录

附录A主要符号表

附录B物理常数表

附录C300K时锗、硅、砷化镓主要物理性质表

附录D单位制、单位换算和通用常数

附录E元素周期表

参考文献