图解入门 半导体元器件精讲

　　本书改编自东芝株式会社内部培训用书。为了让读者理解以硅（Si）为中心的半导体元器件，笔者用了大量的图解方式进行说明。理解半导体元器件原理有效的图，其实是能带图。全书共7章，包括半导体以及MOS晶体管的简单说明、半导体的基础物理、PN结二极管、双极性晶体管、MOS电容器、MOS晶体管和超大规模集成电路器件。在本书后，附加了常量表、室温下（300K）的Si基本常量、MOS晶体管、麦克斯韦玻尔兹曼分布函数、关于电子密度n以及空穴密度p的公式、质量作用定律、PN结的耗尽层宽度、载流子的产生与复合、小信号下的共发射极电路的电流放大倍数、带隙变窄以及少数载流子迁移率、阈值电压Vth、关于漏极电流ID饱和的解释。本书主要面向具有高中数理基础的半导体初学者，也可供半导体、芯片从业者阅读。

　　执行直之，国际电子技术与信息科学工程师学会会士（IEEE Fellow）。毕业于日本东北大学的工学研究科情报工学专业，并取得了博士学位（工学）。1980年进入东芝株式会社，2019年进入铠侠控股株式会社。专业领域为半导体器件的仿真以及器件设计。主要贡献为：研发了三维器件仿真工具，阐释并解决了器件微缩过程中的问题。构造了少数载流子迁移率等物理模型，使得器件仿真工具进一步实用化，对超大规模集成电路的实现做出了贡献。解决了一些静电放电（ESD）软件错误等相关的问题，对闪存的器件设计做出了贡献。此外还进行过功率半导体IGBT相关的研究。合著了《MOS集成电路的基础》（近代科学社出版）、《半导体制程 器件 仿真技术》（REALIZE出版社出版）等书籍。自2001年，为神奈川大学工学部兼课讲师一职。自2004年开始的两年间，曾任东京工业大学大学院兼课讲师一职。曾任日本东北大学大学院客座教授一职。自2017年开始的两年间，曾任东京工业大学研究员一职。 译者娄煜，微电子专业硕士。曾从事数字电路评价以及验证工作。熟悉数字电路基础、半导体市场状况，以及数字电路细分领域客户需求。

前言
第1章 半导体以及MOS晶体管的简单说明/
1.1半导体的历史/
1.2半导体的概述/
1.3MOS晶体管的概述/
习题/
习题解答/
第2章 半导体的基础物理/
2.1能带/
2.1.1电子是粒子还是波/
2.1.2非连续的能级/
2.1.3能带（连续能级）/
2.2费米统计与半导体/
2.2.1费米-狄拉克分布函数/
2.2.2绝缘体、半导体、金属的区别/
2.2.3本征半导体/
2.2.4N型以及P型半导体/
2.3电中性条件以及质量作用定律/
2.3.1电中性条件/
2.3.2质量作用定律/
2.3.3电子与空穴的密度/
2.4扩散与漂移/
2.4.1扩散电流/
2.4.2漂移电流/
2.4.3电子与空穴的电流密度/
2.5静电场的基本公式/
2.5.1静电场的基本公式/
2.5.2电荷密度、电场、电动势的图解/
习题/
习题解答/
第3章 PN结二极管/
3.1PN结二极管的结构以及整流作用/
3.1.1PN结二极管的构造/
3.1.2整流作用/
3.2能带图（接地时）/
3.2.1接合之前的能带图/
3.2.2接合之后的能带图/
3.2.3能带图与电荷密度、电场及电动势/
3.3能带图（施加偏置时）/
3.3.1反向偏置时的能带图/
3.3.2正向偏置时的能带图/
3.4电流电压特性/
3.4.1扩散长度/
3.4.2空间电荷区中的PN积/
3.4.3正向偏置下的电流电压特性/
3.4.4反向偏置下的电流电压特性/
习题/
习题解答/
第4章 双极性晶体管/
4.1双极性晶体管的能带图/
4.1.1双极性晶体管的结构/
4.1.2能带图/
4.2电流放大倍数与截止频率/
4.2.1电流放大倍数/
4.2.2电流放大倍数的导出/
4.2.3截止频率/
习题/
习题解答/
第5章 MOS电容器/
5.1MOS电容器的C-V特性/
5.1.1电容的说明/
5.1.2MOS电容器的电容/
5.2MOS结构的能带图/
5.2.1能带图（接地）/
5.2.2能带图（施加栅极电压的情况）/
5.3C-V特性的频率依赖性/
5.3.1低频下的C-V特性/
5.3.2高频下的C-V特性/
习题/
习题解答/
第6章 MOS晶体管/
6.1MOS晶体管的工作原理/
6.1.1MOS晶体管构造/
6.1.2电动势分布与电子流动/
6.2电流电压特性/
6.2.1线性区以及饱和区/
6.2.2电流电压特性的简单公式/
6.2.3考虑漏极电压VD情况下的漏极电流ID的式子/
6.2.4漏极电流ID饱和的理由/
6.2.5亚阈值区/
6.3NMOS与PMOS/
6.4反相器/
6.4.1电阻负载型反相器/
6.4.2CMOS反相器/
习题/
习题解答/
第7章 超大规模集成电路器件/
7.1器件微缩的方向：缩放比例定律/
7.1.1器件微缩化的好处/
7.1.2缩放比例定律/
7.2器件微缩的难点/
7.2.1短沟道效应/
7.2.2CMOS器件的闩锁效应/
7.3互连线微缩造成的信号延迟/
7.3.1定性的说明/
7.3.2延迟时间的估算/
7.4闪存/
7.4.1存储器LSI的分类/
7.4.2闪存：数据写入以及擦除/
习题/
习题解答/
附录/
【附录1】常量表/
【附录2】室温下（300K）的Si基本常量/
【附录3】从基本专利到实用化花了32年的MOS晶体管/
【附录4】麦克斯韦-玻尔兹曼分布函数/
【附录5】关于电子密度n以及空穴密度p的公式/
【附录6】质量作用定律/
【附录7】PN结的耗尽层宽度/
【附录8】载流子的产生与复合/
【附录9】小信号下的共发射极电路的电流放大倍数/
【附录10】带隙变窄以及少数载流子迁移率/
【附录11】阈值电压Vth/
【附录12】关于漏极电流ID饱和的解释/