发表于2024-11-15
本书主要的目的是供大学部学生学习使用,但是也适合于研究生、在职工程师、和科学研究人员阅读。
本书强调元件间的共通性,不採纳一般常用的电子元件、光电元件、微波元件等分类法。极度专注在一些基本结构例如:PN接面、金属-半导体接触点、双极性电晶体、尤其是MOSFET的深入说明。以这些元件结构扎实的理论为基础,可以很容易的了解其他重要的应用元件,例如:太阳电池、LED、二极体雷射、CCD、CMOS影像器、HEMT、以及记忆体元件等。希望能以精实、整体化、而又不枯燥的方式达到兼具深度和广度的教学成果。
第1章 半导体中之电子与电洞
1.1 硅晶体的结构
1.2 电子与电洞之键结模式
1.3 能带模式
1.4 半导体、绝缘体,和导体
1.5 电子与电洞
1.6 能态密度
1.7 热平衡与费米函数
1.8 电子与电洞之浓度
1.9 n 与 p 之理论
1.10 在极高及极低温下的载子浓度
1.11 本章总结
习题
第2章 电子与电洞的运动与再结合
2.1 热运动
2.2 漂移
2.3 扩散电流
2.4 能带图与外加电压V及电场的关系
2.5 D与μ的爱因斯坦关系式
2.6 电子与电洞的再结合 ( 复合 )
2.7 热产品
2.8 准平衡与准费米能阶
2.9 本书总结
习题
第3章 元件制程技术
3.1 元件制程介绍
3.2 硅氧化法
3.3 微影制程
3.4 图案转移 ─ 蚀刻
3.5 掺杂
3.6 掺杂原子扩散
3.7 薄膜沉积
3.8 金属连接 ─ 后段制程
3.9 测试、封装、与验证
3.10 本章总结 ─ 元件制程范例
习题
第4章 PN接面和金属 – 半导体接面
第一部分:PN接面
4.1 PN接面的理论架构
4.2 空乏层模型
4.3 反向偏压的PN接面
4.4 电容 – 电压特性
4.5 接面崩溃
4.6 顺偏时的载子注入 ─ 准平衡边界条件
4.7 电流的连续性方程
4.8 在顺偏下PN接面的过量载子
4.9 PN接面二极体的IV特性
4.10 电荷储存
4.11 二极体的小信号模型
第二部分:光电元件的应用
4.12 太阳能电池
4.13 发光二极体和固态照明
4.14 二极体雷射
4.15 光二极体
第三部分:金属半导体接面
4.16 肖特基位能障
4.17 热离子发射理论
4.18 肖特基二极体
4.19 肖特基二极体的应用
4.20 量子穿隧机制
4.21 欧姆接触
4.22 本章总结
习题
第5章 MOS电容器
5.1 平带条件与平带电压
5.2 表面累积
5.3 表面空乏
5.4 临界条件与临界电压
5.5 超越临界之后的强反转
5.6 MOS C-V特性
5.7 氧化层电荷 ─ 对 Vtb 和 Vt 的修正
5.8 复晶硅空乏现象 ─ Tox 等效值之增加
5.9 反转区和累积区电荷层厚度与量子力学效应
5.10 CCD影像器与CMOS影像器
5.11 本章总结
习题
第6章 MOS 电晶体
6.1 MOSFET 简介
6.2 互补式 MOS(CMOS) 技术
6.3 表面移动率与高移动率 FET
6.4 MOSFET 的 Vt、基体效应,以及陡峭的逆向掺杂
6.5 MOSFET 内的 Qinv
6.6 基本 MOSFET IV 模型
6.7 电路范例 ─ CMOS 反相器
6.8 速度饱和
6.9 速度饱和时的 MOSFET IV 模型
6.10 源极 – 汲极寄生电阻
6.11 串联电阻的萃取与有效通道长度
6.12 速度超越与源极速度限制
6.13 输出电导
6.14 高频效能
6.15 MOSFET 杂讯
6.16 SRAM、DRAM、非挥发性 (FLASH) 记忆体元件
6.17 总结
习题
第7章 积体电路中的 MOSFET ─ 微细化、漏电流、及其他相关主题
7.1 微细化技术 ─ 成本、速度、和功率消耗
7.2 次临界电流 ─「截止」并非完全「截止」
7.3 Vt 下降 ─ 短通道 MOSFET 漏电更严重
7.4 降低闸极 – 绝缘层之电性厚度及穿隧漏电流
7.5 如何降低 Wdep
7.6 浅接面与金属源极∕汲极 MOSFET
7.7 Ion 与 Ioff 之间的取舍与可制造性设计
7.8 超薄基体 SOI 与多闸极 MOSFET
7.9 输出电导
7.10 元件与制程模拟
7.11 用于电路模拟的 MOSFET 精简模型
7.12 本章总结
习题
第8章 双极性接面电晶体
8.1 双极性电晶体介绍
8.2 电极电流
8.3 基极电流
8.4 电流增益
8.5 集极电压引起的基极宽度调变效应
8.6 伊伯斯 – 莫尔 (Ebers-Moll) 模型
8.7 穿越时间与电荷储存
8.8 小讯号模型
8.9 截止频率
8.10 电荷控制模型
8.11 大讯号电路模拟的模型
8.12 本章总结
习题
附录I 能态密度
附录II 费米 – 迪拉克分佈函数
附录III 少数载子假设的自我一致性
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