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第一章 半导体器件的物理基础1

1.1半导体的特性1

1.1.1晶体的结构1

1.1.2半导体在电性能上的独特性质4

1.2电子能级和能带4

1.2.1电子的共有化运动4

1.2.2晶体中的能带6

1.3半导体中的载流子8

1.3.1电子密度和空穴密度表达式8

1.3.2载流子密度与费密能级位置的关系11

1.4杂质半导体12

1.4.1两种不同导电类型的半导体13

1.4.2杂质半导体14

1.5非平衡载流子15

1.5.1非平衡载流子的产生和复合15

1.5.2非平衡载流子的寿命17

1.5.3复合中心18

1.6载流子的运动21

1.6.1载流子的漂移运动21

1.6.2载流子的扩散运动26

参考文献28

习题28

第二章 p-n结31

2.1平衡p-n结31

2.1.1空间电荷区和接触电位差31

2.1.2空间电荷区的电场和电位分布34

2.2p-n结的直流特性40

2.2.1加偏压p-n结的能带图及载流子和电流分布40

2.2.2p-n结的伏安特性43

2.2.3势垒区的复合和大注入对正向伏安特性的影响47

2.2.4势垒区的反向产生电流50

2.3p-n结电容51

2.3.1突变结势垒电容52

2.3.2线性缓变结势垒电容54

2.3.3扩散结的势垒电容55

2.3.4p-n结的扩散电容63

2.4p-n结击穿67

2.4.1电击穿67

2.4.2热击穿74

参考文献75

习题77

第三章 晶体管的直流特性79

3.1概述79

3.1.1晶体管的基本结构79

3.1.2晶体管的放大作用81

3.1.3晶体管内载流子的传输及电流放大系数83

3.1.4晶体管的输入和输出特性86

3.2均匀基区晶体管的直流特性和电流增益88

3.2.1均匀基区晶体管直流特性的理论分析88

3.2.2均匀基区晶体管的短路电流放大系数96

3.3漂移晶体管的直流特性和电流增益101

3.3.1漂移晶体管的直流特性101

3.3.2漂移晶体管的电流增益107

3.4晶体管的反向电流和击穿电压111

3.4.1晶体管的反向电流111

3.4.2晶体管的击穿电压114

3.5晶体管的基极电阻119

3.5.1梳状晶体管的基极电阻120

3.5.2圆形晶体管的基极电阻122

3.6晶体管的小信号等效电路126

参考文献128

习题129

第四章 晶体管的频率特性和功率特性131

4.1电流放大系数的频率特性131

4.1.1基区输运过程133

4.1.2共基极短路电流放大系数的频率关系144

4.1.3共发射极短路电流放大系数的频率关系151

4.2高频等效电路156

4.2.1本征晶体管小信号等效电路156

4.2.2混合π形等效电路160

4.3高频功率增益和最高振荡频率164

4.3.1高频功率增益164

4.3.2最高振荡频率166

4.4最大集电极电流167

4.4.1晶体管的大注入效应167

4.4.2有效基区扩展效应173

4.4.3发射极电流集边效应176

4.4.4最大集电极电流178

4.5.1晶体管的最大耗散功率179

4.5功率晶体管的安全工作区179

4.5.2晶体管的二次击穿181

4.5.3晶体管的安全工作区182

4.6晶体管的噪声特性184

4.6.1晶体管的噪声184

4.6.2晶体管噪声来源185

参考文献188

习题189

第五章 晶体管的开关特性192

5.1二极管的开关作用192

5.1.1开关作用的定性分析192

5.1.2开关时间196

5.2.1晶体管的工作区198

5.2晶体管的开关过程198

5.2.2晶体管的开关过程199

5.3晶体管的开关时间205

5.3.1延迟时间206

5.3.2上升时间208

5.3.3储存时间210

5.3.4下降时间212

5.4开关晶体管的要求及工艺措施213

5.4.1正向压降和饱和压降213

5.4.2提高开关速度的措施214

参考文献214

习题215

6.1.1清洁表面和真实表面216

第六章 半导体表面特性及MOS电容216

6.1半导体表面和界面结构216

6.1.2硅-二氧化硅界面的结构220

6.2表面势223

6.2.1空间电荷区和表面势224

6.2.2表面的积累、耗尽和反型225

6.2.3空间电荷面密度与表面势的关系229

6.2.4ψs及W与外加电压的关系234

6.3MOS结构的电容-电压特性236

6.3.1理想MOS的C-V特性236

6.3.2实际MOS的C-V特性242

6.3.3MOS结构C-V特性曲线的应用246

6.4.1理想MOS结构的阈值电压250

6.4MOS结构的阈值电压250

6.4.2实际MOS结构的阈值电压252

参考文献254

习题256

第七章 MOS场效应晶体管的基本特性259

7.1MOS场效应晶体管的结构和分类259

7.1.1MOS场效应管的结构259

7.1.2MOS场效应管的四种类型261

7.1.3MOS场效应管的特正265

7.2MOS场效应晶体管的特性曲线266

7.2.1MOS场效应管的输出特性曲线266

7.2.2MOS场效应管的转移特性曲线270

7.3.1n沟道MOSFET的阈值电压272

7.3MOS场效应晶体管的阈值电压272

7.3.2p沟道MOSFET的阈值电压273

7.4MOS场效应管的电流-电压特性274

7.4.1MOSFET在线性工作区的电流-电压特性275

7.4.2饱和工作区的电流-电压特性277

7.4.3击穿区279

7.4.4亚阈值区的电流-电压关系281

7.5MOS场效应管的二级效应283

7.5.1非常数表面迁移率效应283

7.5.2衬底偏置效应287

7.5.3体电荷变化效应290

7.6.1跨导gm293

7.6MOS场效应管的增量参数293

7.6.2增量电导（漏-源输出电导）gD295

7.6.3串联电阻对gD和gm的影响297

7.6.4载流子速度饱和对gm的影响298

7.6.5gm的极限299

7.7阈值电压VT的测量方法及控制方法300

7.7.11μA方法300

7.7.2？-VGs方法300

7.7.310-40方法301

7.7.4修改的10-40方法302

7.7.5输出电导法303

7.7.6阈值电压VT的控制和调整304

7.8MOS场效应管的频率特性304

7.8.1MOS场效应管的宽带模型305

7.8.2最高振荡频率306

7.8.3寄生电容对最高振荡频率的影响309

7.9MOS场效应管的开关特性310

7.9.1MOS倒相器的定性描述310

7.9.2单沟道MOS集成倒相器312

7.9.3互补MOS集成倒相器317

7.9.4耗尽型负载MOS集成倒相器319

参考文献321

习题323

第八章 MOS功率场效应晶体管的结构和特性324

8.1用作功率放大的MOS功率管324

8.2用作开关的MOS功率晶体管326

8.3.1二维横向结构328

8.3MOS功率晶体管的结构328

8.3.2三维结构331

8.4功率DMOS晶体管的设计考虑335

8.4.1DMOS晶体管的阈值电压336

8.4.2DMOS晶体管的电导和跨导337

8.4.3DMOS晶体管的导通电阻339

8.5DMOS晶体管的击穿电压347

8.5.1雪崩击穿347

8.5.2穿通电压347

8.6DMOS晶体管的二次击穿348

8.7温度对MOS晶体管特性的影响350

8.7.1温度对载流子迁移率的影响350

8.7.2阈值电压的温度效应350

8.7.3漏-源电流、跨导及导通电阻随温度的变化351

参考文献353

第九章 小尺寸MOS器件的特性355

9.1非均匀掺杂对阈值电压的影响355

9.1.1阶梯函数分布近似355

9.1.2高斯分布情况357

9.2MOS场效应管的短沟道效应360

9.2.1短沟道MOS管的亚阈值特性361

9.2.2几何划分电荷的模型366

9.2.3电势模型372

9.3MOS场效应管的窄沟道效应398

9.4MOS场效应管的小尺寸效应403

9.4.1小尺寸效应403

9.4.2MOS场效应管按比例缩小规则406

9.4.3热电子效应408

参考文献410

习题411

附录412

Ⅰ锗、硅、砷化镓的重要性质（300K）412

Ⅱ硅与几种金属的欧姆接触系数Rc（×10-4Ω·cm2）414

Ⅲ二氧化硅和氮化硅的重要性质（300K）415

Ⅳ余误差函数416

Ⅴ锗、硅电阻率与杂质浓度的关系419

Ⅵ锗、硅迁移率与杂质浓度的关系420

Ⅶ硅扩散层表面杂质浓度与扩散层平均电导率的关系曲线421

主要符号表438