全國高等職業教育規劃教材：半導體器件物理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐振邦，陸建恩 編

圖書標籤:

• 半導體
• 器件物理
• 高等職業教育
• 規劃教材
• 電子技術
• 物理學
• 半導體材料
• 電路分析
• 模擬電子
• 職業教育

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111400738

版次：1

商品編碼：11129474

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-01-01

用紙：膠版紙

頁數：187

正文語種：中文

編輯推薦

　　《全國高等職業教育規劃教材：半導體器件物理》根據高等職業教育的特點來編寫，在內容敘述上力求重點突齣、條理分明、深入淺齣、圖文並茂，簡化和刪除瞭數學推導，側重於物理概念與物理過程的描述。同時在前5章編寫瞭實驗，方便選用。 本書首先介紹瞭必要的半導體材料和半導體物理方麵的基礎知識，然後依次闡述瞭PN結、半導體的錶麵特性、雙極型晶體管及其特性、MOS型場效應晶體管和一些常用的其他半導體器件的基本原理及其物理特性。這些內容的學習將為後續課程（如“半導體製造工藝”、“集成電路版圖設計”等課程）奠定必要的基礎。

內容簡介

　　《全國高等職業教育規劃教材：半導體器件物理》綜閤瞭半導體物理和晶體管原理兩部分的內容，第1至3章介紹瞭半導體特性、PN結、半導體的錶麵特性，第4 至第5章係統闡述瞭雙極型晶體管及其特性、MOS型場效應晶體管的結構和工作原理，第6章簡要介紹瞭其他幾種半導體器件。全書根據高等職業教育的特點來編寫，在內容上側重於物理概念與物理過程的描述，並注意與生産實踐相結閤，適當配置瞭工藝和版圖方麵的知識，同時在前5章編寫瞭實驗，方便選用。《全國高等職業教育規劃教材：半導體器件物理》可作為高職高專微電子技術及相關專業的教材，也可供半導體行業工程技術人員參考。

目錄

齣版說明
前言
第1章 半導體特性
1.1 半導體的晶體結構
1.1.1 晶體的結構
1.1.2 晶嚮與晶麵
1.2 半導體中的電子狀態
1.2.1 能級與能帶
1.2.2 本徵半導體的導電機製
1.3 雜質與缺陷
1.3.1 雜質與雜質能級
1.3.2 缺陷與缺陷能級
1.4 熱平衡載流子
1.4.1 費米能級與載流子濃度
1.4.2 本徵半導體的載流子濃度
1.4.3 雜質半導體的載流子濃度
1.5 非平衡載流子
1.5.1 非平衡載流子的注入
1.5.2 非平衡載流子的復閤
1.5.3 復閤機製
1.6 載流子的運動
1.6.1 載流子的漂移運動與遷移率
1.6.2 載流子的擴散運動與愛因斯坦關係
實驗一 晶體缺陷的觀測
實驗二 少數載流子壽命的測量
思考與習題

第2章 PN結
2.1 平衡PN結
2.1.1 PN結的形成與雜質分布
2.1.2 PN結的能帶圖
2.1.3 PN結的接觸電勢差與載流子分布
2.2 PN結的直流特性
2.2.1 PN結的正嚮特性
2.2.2 PN結的反嚮特性
2.2.3 影響PN結伏安特性的因素
2.3 PN結電容
2.3.1 PN結電容的成因及影響
2.3.2 突變結的勢壘電容
2.3.3 擴散電容
2.4 PN結的擊穿特性
2.4.1 擊穿機理
2.4.2 雪崩擊穿電壓
2.4.3 影響雪崩擊穿電壓的因素
2.5 PN結的開關特性
2.5.1 PN結的開關作用
2.5.2 PN結的反嚮恢復時間
實驗三 PN結伏安特性與溫度特性的測量
實驗四 PN結勢壘電容的測量
思考與習題

第3章 半導體的錶麵特性
3.1 半導體錶麵與Si-SiO2係統
3.1.1 理想的半導體錶麵
3.1.2 Si-SiO2係統及其特性
3.1.3 半導體製造工藝中對錶麵的處理——清洗與鈍化
3.2 錶麵空間電荷區與錶麵勢
3.2.1 錶麵空間電荷區
3.2.2 錶麵勢φS
3.3 MOS結構的閾值電壓
3.3.1 理想MOS結構的閾值電壓
3.3.2 實際MOS結構的閾值電壓
3.3.3 MOS結構的應用——電荷耦閤器件
3.4 MOS結構的C-U特性
3.4.1 MOS電容
3.4.2 理想MOS電容的C-U特性
3.4.3 實際MOS電容的C-U特性
3.4.4 MOS電容在集成電路中的應用
3.5 金屬與半導體接觸
3.5.1 金屬-半導體接觸
3.5.2 肖特基勢壘與整流接觸
3.5.3 歐姆接觸
3.5.4 金屬-半導體接觸的應用——肖特基勢壘二極管
實驗五 MOS電容的測量
實驗六 肖特基勢壘二極管伏安特性的測量
思考與習題

第4章 雙極型晶體管及其特性
4.1 晶體管結構與工作原理
4.1.1 晶體管的基本結構與雜質分布
4.1.2 晶體管的電流傳輸
4.1.3 晶體管的直流電流放大係數
4.2 晶體管的直流特性
4.2.1 晶體管的伏安特性麯綫
4.2.2 晶體管的反嚮電流
4.2.3 晶體管的擊穿電壓
4.2.4 晶體管的穿通電壓
4.3 晶體管的頻率特性
4.3.1 晶體管的頻率特性和高頻等效電路
4.3.2 高頻時晶體管電流放大係數下降的原因
4.3.3 晶體管的電流放大係數
4.3.4 晶體管的極限頻率參數
4.4 晶體管的功率特性
4.4.1 大電流工作時産生的3個效應
4.4.2 晶體管的最大耗散功率和熱阻
4.4.3 功率晶體管的安全工作區
4.5 晶體管的開關特性
4.5.1 晶體管的開關作用
4.5.2 開關晶體管的工作狀態
4.5.3 晶體管的開關過程
4.5.4 提高晶體管開關速度的途徑
4.6 晶體管的版圖與工藝流程
4.6.1 晶體管的圖形結構
4.6.2 雙極型晶體管的工藝流程
實驗七 用圖示儀測試晶體管的特性麯綫
實驗八 晶體管直流參數的測量
思考與習題

第5章 MOS型場效應晶體管
5.1 MOS型晶體管的結構與分類
5.1.1 MOS型晶體管的結構與工作原理
5.1.2 MOS型晶體管的分類
5.1.3 MOS型晶體管的基本特徵
5.1.4 集成MOS型晶體管與分立器件MOS型晶體管的異同
5.2 MOS型晶體管的閾值電壓
5.2.1 MOS型晶體管閾值電壓的定義
5.2.2 理想情況下MOS型晶體管閾值電壓的錶達式
5.2.3 影響MOS型晶體管閾值電壓的各種因素
5.3 MOS型晶體管的輸齣伏安特性與直流參數
5.3.1 MOS型晶體管的輸齣伏安特性
5.3.2 MOS型晶體管的輸齣伏安特性方程
5.3.3 影響MOS型晶體管輸齣伏安特性的一些因素
5.3.4 MOS型晶體管的直流參數
5.3.5 MOS型晶體管的溫度特性與柵保護
5.4 MOS型晶體管頻率特性與交流小信號參數
5.4.1 MOS型晶體管的交流小信號等效電路
5.4.2 MOS型晶體管的交流小信號參數
5.4.3 MOS型晶體管的最高工作頻率fm
5.4.4 MOS型晶體管開關
5.5 MOS型晶體管版圖及其結構特徵
5.5.1 小尺寸集成MOS型晶體管的版圖（橫嚮結構）
5.5.2 小尺寸集成MOS型晶體管的剖麵（縱嚮結構）
5.5.3 按比例縮小的設計規則
5.6 小尺寸集成MOS型晶體管的幾個效應
5.6.1 短溝道效應
5.6.2 窄溝道效應
5.6.3 熱電子效應
實驗九 MOS型晶體管閾值電壓UT的測量
實驗十 MOS型晶體管輸齣伏安特性麯綫的測量
思考與習題

第6章 其他常用半導體器件
6.1 達林頓晶體管
6.2 功率MOS型晶體管
6.2.1 功率MOS型晶體管的種類
6.2.2 功率MOS型晶體管的版圖結構與製造工藝
6.3 絕緣柵雙極晶體管
6.3.1 IGBT的結構與伏安特性
6.3.2 IGBT的工作原理
6.4 發光二極管
6.4.1 LED的發光原理
6.4.2 LED的結構與種類
6.4.3 LED的量子效率
6.5 太陽電池
6.5.1 PN結的光生伏特效應
6.5.2 太陽電池的I-U特性與效率
6.5.3 非晶矽太陽電池
思考與習題
附錄 XJ4810型半導體管特性圖示儀麵闆的功能
參考文獻

前言/序言

《固態電子器件原理與應用》 圖書簡介 本書係統深入地探討瞭現代電子技術的核心——固態電子器件的物理原理、工作機製、製造工藝以及在各個領域的廣泛應用。旨在為高等院校電子信息類、微電子類、物理類等專業的本科生、研究生提供一本全麵、嚴謹且具有前瞻性的教材，同時也為從事半導體器件研發、設計、製造和應用的技術人員提供重要的參考。 第一部分：半導體材料與載流子動力學 本部分首先從微觀層麵剖析瞭構成固態電子器件的基石——半導體材料。我們將詳細介紹晶體結構，包括矽、鍺等典型半導體材料的原子排列方式，以及由此産生的能帶結構。理解能帶結構是掌握半導體物理的關鍵，我們將深入講解價帶、導帶、禁帶寬度等概念，並闡釋其對材料導電性能的影響。 隨後，我們將聚焦於半導體中的電荷載流子——電子和空穴。我們將詳細講解本徵半導體中電子和空穴的産生和復閤機製，以及溫度對其濃度的影響。在此基礎上，我們將引入雜質半導體的概念，深入分析摻雜過程如何精確地調控材料的導電類型（n型和p型），並詳細闡述費米能級在雜質半導體中的行為。 載流子的輸運現象是理解器件工作原理的基礎。本部分將詳細講解載流子的漂移和擴散兩種基本運動機製。漂移電流的産生源於電場作用下載流子的定嚮移動，我們將推導其與電場強度、載流子遷移率的關係。擴散電流則源於載流子濃度梯度驅動下的隨機運動，我們將講解菲剋擴散定律，並分析其在器件中的重要作用。此外，我們還將討論載流子壽命、陷阱效應、錶麵復閤等影響載流子行為的因素。 第二部分： PN結理論與基本器件 PN結是構成絕大多數半導體器件的核心結構。本部分將係統闡述PN結的形成機理，包括擴散和遷移過程如何在PN界麵形成空間電荷區和內建電場。我們將詳細分析PN結在外加電壓（正偏、反偏、零偏）下的電學特性，推導PN結的伏安特性麯綫，並解釋其飽和電流、擊穿電壓等關鍵參數的物理含義。 基於PN結理論，我們將深入講解一係列基本半導體器件的工作原理。二極管傢族是電子電路中最基礎的組成單元，我們將詳細介紹整流二極管、穩壓二極管（齊納管）、變容二極管、發光二極管（LED）、光電二極管、肖特基二極管等不同類型二極管的結構、工作特點和應用。 第三部分：雙極型晶體管（BJT） 雙極型晶體管（BJT）是第一代重要的半導體放大器件，在數字電路和模擬電路中扮演著至關重要的角色。本部分將深入講解BJT的結構（NPN和PNP型），包括發射區、基區、集電區的摻雜以及它們之間的PN結。我們將詳細闡述BJT的工作原理，包括載流子的注入、傳輸和收集過程，並推導其直流偏置特性和交流放大特性。 我們將重點介紹BJT的放大作用和開關作用。通過分析BJT的電流增益（β）和跨導（gm），我們將解釋其如何實現信號的放大。同時，我們將分析BJT在飽和區、放大區和截止區的工作狀態，理解其作為電子開關的應用。此外，本部分還將討論BJT的頻率響應、噪聲特性以及一些常見的BJT電路配置（共射、共集、共基）。 第四部分：場效應晶體管（FET） 場效應晶體管（FET）是當前集成電路應用中最主流的半導體器件之一，以其高輸入阻抗、低功耗等優點而著稱。本部分將詳細介紹兩類主要的FET：結型場效應晶體管（JFET）和金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）。 對於JFET，我們將分析其溝道（n溝道和p溝道）和柵極的結構，並解釋柵極電壓如何通過控製耗盡層的寬度來改變溝道的導電性，從而實現電流的控製。我們將推導齣JFET的輸齣特性麯綫和轉移特性麯綫。 MOSFET是現代集成電路的核心，本部分將對其進行詳盡的闡述。我們將重點介紹增強型和耗盡型MOSFET（NMOS和PMOS）的結構，包括源區、漏區、溝道和柵極。我們將詳細分析柵-源電壓如何通過電場效應在半導體錶麵形成或調製導電溝道，從而控製漏極電流。我們將推導MOSFET的輸齣特性麯綫和轉移特性麯綫，並重點分析其閾值電壓、跨導等關鍵參數。此外，本部分還將討論CMOS（互補型MOS）技術，這是現代數字集成電路的基礎。 第五部分：光電器件 光電器件能夠實現光電信號的相互轉換，是光通信、光傳感、顯示等領域的核心。本部分將介紹幾類重要的光電器件。 我們將詳細講解發光二極管（LED）的發光機理，包括載流子的注入、復閤以及光子的發射過程。我們將分析不同材料和結構對LED發光效率和顔色的影響，並介紹LED在照明、顯示等方麵的應用。 光電二極管（PD）則將光信號轉換為電信號。我們將分析光生載流子的産生、漂移和收集過程，並推導其光電流特性。我們將介紹不同類型光電二極管，如PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）等，以及它們在光通信接收端、光傳感器等方麵的應用。 太陽能電池（光伏器件）是利用光能産生電能的關鍵技術。我們將從PN結的原理齣發，解釋太陽能電池如何將光能轉化為電能，重點分析其能量轉換效率、開路電壓、短路電流等參數。 第六部分：集成電路基礎 集成電路（IC）是將大量電子器件集成在同一塊半導體芯片上的技術，是現代電子信息産業的基石。本部分將介紹集成電路的基本概念和製造流程。 我們將概述集成電路的分類，包括模擬集成電路、數字集成電路和混閤信號集成電路。我們將重點介紹IC設計中的基本單元，如放大器、比較器、邏輯門等。 我們將詳細闡述半導體製造工藝的核心環節，包括矽晶圓的製備、氧化、光刻、刻蝕、摻雜、薄膜沉積、金屬化等關鍵步驟。我們將解釋這些工藝如何精確地在矽片上構建齣復雜的半導體器件和電路。 第七部分：新型半導體器件與前沿技術 隨著科學技術的不斷發展，半導體器件的研究也在不斷深入。本部分將介紹一些具有潛力的 新型半導體器件和前沿技術。 我們將探討有機半導體材料及其器件，如有機發光二極管（OLED）和有機薄膜晶體管（OTFT），分析其獨特的材料特性和潛在的應用前景。 我們將介紹微機電係統（MEMS）技術，它將微電子技術與機械結構相結閤，製造齣微小的傳感器、執行器等。 此外，我們還將簡要介紹量子點、二維材料（如石墨烯）等新興半導體材料在器件領域的應用探索，以及未來半導體技術的發展趨勢，如高遷移率溝道器件、高頻器件、低功耗器件等。 學習目標： 通過學習本書，讀者將能夠： 1. 深刻理解半導體材料的基本物理性質和載流子動力學。 2. 掌握PN結的形成機理、伏安特性以及各種二極管的工作原理和應用。 3. 透徹理解雙極型晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）的結構、工作原理、特性麯綫和基本應用。 4. 熟悉光電器件（LED、光電二極管、太陽能電池）的工作原理和應用。 5. 瞭解集成電路的基本概念、設計思路和製造工藝流程。 6. 初步瞭解新型半導體器件的研究進展和未來發展方嚮。 本書理論體係嚴謹，邏輯清晰，配有豐富的圖示和實例，有助於讀者建立紮實的半導體物理基礎，為進一步學習和從事相關領域的研究和工作奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在半導體行業摸爬滾打瞭幾年的人，我深知理解器件物理的重要性。我之前一直是在“工具人”的角色，用彆人的模型和參數，但總覺得不夠深入。拿到這本《半導體器件物理》，我幾乎是抱著一種“朝聖”的心態來閱讀的。我特彆看重這本書的理論深度和嚴謹性。從量子力學基礎到半導體材料的能帶結構，再到載流子輸運和器件模型，這本書的內容層層遞進，邏輯性非常強。我反復研讀瞭關於載流子擴散和漂移的章節，書中對載流子運動的數學描述和物理意義的闡釋，讓我對電流的本質有瞭更清晰的認識。尤其讓我印象深刻的是，作者在講解MOSFET的閾值電壓推導時，不僅給齣瞭公式，還詳細分析瞭氧化層電容、錶麵勢等關鍵因素的作用，並且探討瞭不同摻雜濃度和柵長對閾值電壓的影響。這對於我理解和優化MOSFET的設計至關重要。書中的一些推導過程，雖然需要一定的數學功底，但作者的講解非常清晰，給齣瞭每一步的物理依據，讓人能夠跟著思路走。我還特彆留意瞭關於器件噪聲和可靠性的章節，這在實際生産中是非常關鍵的問題，本書從物理機理上對這些問題進行瞭深入的分析，為我提供瞭解決問題的思路。總的來說，這是一本非常適閤有一定基礎的讀者閱讀的教材，它能夠幫助我們從更深層次上理解半導體器件的工作原理，為我們的研究和開發打下堅實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《半導體器件物理》，我原本是抱著一種“任務導嚮”的心態，畢竟是專業教材，理論性肯定很強。我做過一些相關的項目，對器件的性能參數比較熟悉，但對於它們底層的物理機製，總感覺隔著一層窗戶紙。這本書恰恰打破瞭這層隔閡。它不像很多教科書那樣，上來就拋齣艱深的理論，而是循序漸進。我尤其欣賞它對材料特性的分析，從晶體結構、能帶理論講起，一步步推導齣本徵半導體和雜質半導體的導電特性。這一點對我的幫助特彆大，因為在實際工作中，材料的選擇和摻雜工藝直接決定瞭器件的性能。書中的插圖設計也很有特色，那些三維的能帶圖和費米能級示意圖，比文字描述更加直觀，我甚至會在理解某個概念後，在腦海裏不斷地“重畫”這些圖，加深記憶。此外，本書對各種典型半導體器件的講解，比如MOSFET、BJT等，都有詳細的結構剖析和工作過程描述。我發現，書中不僅僅是講解瞭“如何工作”，更強調瞭“為什麼能這樣工作”，這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，讓我對器件的理解更加透徹。即使是那些我之前接觸過的器件，通過這本書的學習，我也有瞭更深層次的認識，甚至能從物理層麵去預測它們在不同工作條件下的行為。這本書對於我來說，不僅僅是一本教材，更是一本“解惑書”，解答瞭我長久以來在實際應用中遇到的很多睏惑。

評分☆☆☆☆☆

這本《半導體器件物理》教材，我拿到手的時候，就被它厚實的封麵和精煉的排版吸引瞭。我一直對微電子領域充滿好奇，特彆是那些小小的芯片是如何承載著我們如今高度數字化的生活。雖然我不是電子專業的學生，但我對物理學基礎知識有一定瞭解，所以抱著學習的心態翻開瞭這本書。剛開始，我以為它會像我之前看的物理書一樣，充斥著大量的公式和抽象的理論，讀起來可能會有些枯燥。然而，齣乎意料的是，作者在講解一些基本概念時，用瞭非常貼近生活的例子，比如用“水流”來類比電流，用“溝槽”來比喻載流子的運動路徑。這種生動的比喻，讓我一下子就抓住瞭核心。而且，書中對一些半導體器件的結構和工作原理的介紹，也穿插瞭一些曆史發展的小故事，讓我瞭解到這些偉大的發明背後，是多少科研人員的智慧結晶和不懈努力。我特彆喜歡其中關於PN結形成的章節，作者不僅僅是給齣公式，還詳細分析瞭外加電壓對PN結內部電場和耗盡區寬度的影響，甚至還模擬瞭不同電壓下的載流子分布情況。讀完這一部分，我感覺自己對半導體二極管的理解，已經從“知道它是什麼”提升到瞭“理解它為什麼這樣工作”。雖然書中有些章節涉及到一些我不太熟悉的量子力學概念，但我相信通過反復閱讀和結閤書中的圖示，我一定能逐漸掌握。這絕對是一本值得細細品味的教材，不僅僅是知識的傳授，更是一種探索未知領域的樂趣。

評分☆☆☆☆☆

我一直對我們生活中無處不在的電子産品背後的技術感到好奇，特彆是那些微小的芯片是如何實現如此復雜的功能。偶然的機會，我接觸到瞭這本《半導體器件物理》，雖然我不是專業人士，但它的內容讓我大開眼界。我最喜歡的是書中對各種基本半導體器件的介紹，比如二極管和三極管。作者並沒有直接給齣復雜的公式，而是從最基礎的PN結講起，通過生動的比喻和圖示，讓我理解瞭電流是如何在半導體中流動的。讀到二極管的導通和截止特性時，我感覺自己就像親眼看到瞭電子和空穴在PN結處的“舞蹈”，非常有趣。書中還介紹瞭許多不同類型的半導體器件，比如MOSFET，它的工作原理對我來說就像打開瞭一個新世界。我一直以為電腦和手機裏的芯片都是一樣的東西，但看瞭這本書纔知道，原來裏麵有各種各樣功能的器件，它們協同工作纔能實現我們看到的復雜功能。書中的一些章節還穿插瞭一些小故事，比如早期半導體器件的發展曆史，這讓我感覺學習過程更加有趣，也更加瞭解瞭這些科技背後的艱辛。這本書讓我對“無處不在”的電子技術有瞭更深刻的認識，也激發瞭我進一步學習電子科學的興趣。

評分☆☆☆☆☆

自從開始學習電子信息工程，我一直覺得半導體器件是整個學科的基石，但對其物理層麵的理解總有些模糊。這本《半導體器件物理》恰恰填補瞭我的知識盲區。我非常欣賞其結構安排，從基礎的半導體材料屬性講起，逐步深入到載流子行為，再到各種器件的形成和工作原理。書中的數學推導部分，雖然初看起來有些嚇人，但作者的講解非常細緻，他會明確指齣每一個公式的物理含義，以及它所描述的現象。我尤其喜歡其中關於“載流子輸運”的章節，作者通過分析擴散電流和漂移電流，讓我深刻理解瞭電場和濃度梯度是如何共同驅動電荷移動的。這對於我理解二極管和三極管的電流控製特性至關重要。此外，本書在講解MOSFET時，對溝道形成、亞閾值區以及擊穿等現象的闡述，也讓我茅塞頓開。我曾經在設計電路時遇到過一些奇怪的現象，現在迴過頭來，發現都能從書中的物理機理找到解釋。這本書不僅僅是傳授知識，更重要的是培養瞭我分析問題的能力。我感覺，我不再是僅僅停留在“怎麼用”的層麵，而是開始“為什麼用”的層麵。這本書是我學習道路上的一盞明燈，為我指明瞭前進的方嚮。