目    录



第1章  半导体特性	1
1.1  半导体的晶体结构	2
1.1.1  晶体的结构	2
1.1.2  晶面与晶向	3
1.2  半导体中的电子状态	4
1.2.1  能级与能带	4
1.2.2  本征半导体的导电机制	7
1.3  杂质与缺陷	8
1.3.1  杂质与杂质能级	8
1.3.2  缺陷与缺陷能级	11
实验1  晶体缺陷的观测	12
1.4  热平衡载流子	13
1.4.1  费米能级与载流子浓度	14
1.4.2  本征半导体的载流子浓度	17
1.4.3  杂质半导体的载流子浓度	18
1.5  非平衡载流子	19
1.5.1  非平衡载流子的注入	19
1.5.2  非平衡载流子的复合	20
实验2  高频光电导衰减法测量硅中少子寿命	21
1.5.3  复合机制	24
1.6  载流子的运动	25
1.6.1  载流子的漂移运动与迁移率	26
1.6.2  载流子的扩散运动与爱因斯坦关系	29
知识梳理与总结	33
思考题与习题1	35
第2章  PN结	36
2.1  平衡PN结	37
2.1.1  PN结的形成与杂质分布	37
2.1.2  PN结的能带图	38
2.1.3  PN结的接触电势差与载流子分布	39
2.2  PN结的直流特性	41
2.2.1  PN结的正向特性	41
2.2.2  PN结的反向特性	45
实验3  PN结伏安特性与温度效应	46
2.2.3  影响PN结伏安特性的因素	47
2.3  PN结电容	49
2.3.1  PN结电容的成因及影响	49
2.3.2  突变结的势垒电容	50
实验4  PN结势垒电容的测量	53
2.3.3  扩散电容	54
2.4  PN结的击穿特性	55
2.4.1  击穿机理	55
2.4.2  雪崩击穿电压	57
2.4.3  影响雪崩击穿电压的因素	58
2.5  PN结的开关特性	60
2.5.1  PN结的开关作用	60
2.5.2  PN结的反向恢复时间	61
知识梳理与总结	63
思考题与习题2	63
第3章  双极晶体管及其特性	65
3.1  晶体管结构与工作原理	66
3.1.1  晶体管的基本结构与杂质分布	66
3.1.2  晶体管的电流传输	68
3.1.3  晶体管的直流电流放大系数	70
3.2  晶体管的直流特性	75
3.2.1  晶体管的伏安特性曲线	75
仿真实验1  共发射极晶体管伏安特性仿真	76
实验5  半导体管特性图示仪测试晶体管的特性曲线	80
3.2.2  晶体管的反向电流	81
3.2.3  晶体管的击穿电压	82
仿真实验2  BVCEO仿真	83
实验6  晶体管直流参数测量	85
3.2.4  晶体管的穿通电压	87
3.3  晶体管的频率特性	87
3.3.1  晶体管频率特性和高频等效电路	88
3.3.2  高频时晶体管电流放大系数下降的原因	89
3.3.3  晶体管的电流放大系数	92
3.3.4  晶体管的极限频率参数	93
3.4  晶体管的功率特性	96
3.4.1  大电流工作时产生的三个效应	96
3.4.2  晶体管的最大耗散功率和热阻	100
3.4.3  功率晶体管的安全工作区	101
3.5  晶体管的开关特性	103
3.5.1  晶体管的开关作用	103
3.5.2  开关晶体管的工作状态	103
3.5.3  晶体管的开关过程	105
3.5.4  提高晶体管开关速度的途径	108
3.6  晶体管的版图和工艺流程	109
3.6.1  晶体管的图形结构	109
3.6.2  双极晶体管的工艺流程	111
知识梳理与总结	113
思考题与习题3	114
第4章  半导体的表面特性	116
4.1  半导体表面与Si-SiO2系统	117
4.1.1  理想的半导体表面	117
4.1.2  Si-SiO2系统及其特性	118
4.1.3  半导体制造工艺中对表面的处理——清洗与钝化	121
4.2  表面空间电荷区与表面势	122
4.2.1  表面空间电荷区	122
4.2.2  表面势?S	125
4.3  MOS结构的阈值电压	127
4.3.1  理想MOS结构的阈值电压	127
4.3.2  实际MOS结构的阈值电压	129
4.3.3  MOS结构的应用——电荷耦合器件	133
4.4  MOS结构的C-V特性	136
4.4.1  集成化电容的选择——MOS电容	136
4.4.2  理想MOS电容的C-V特性	136
4.4.3  实际MOS电容的C-V特性	139
实验7  MOS电容的测量	141
4.5  金属与半导体接触	143
4.5.1  金属?半导体接触	143
4.5.2  肖特基势垒与整流接触	144
4.5.3  欧姆接触	146
4.5.4  金属?半导体接触的应用——肖特基势垒二极管（SBD）	147
实验8  SBD（肖特基）二极管伏安特性的测量	148
知识梳理与总结	149
思考题与习题4	150
第5章  MOS型场效应晶体管	151
5.1  MOS型晶体管的结构与分类	152
5.1.1  MOS型晶体管的结构与工作原理	152
5.1.2  MOS型晶体管的分类	155
5.1.3  MOS型晶体管的基本特征	156
5.1.4  集成MOS型晶体管与分立器件MOS型晶体管的异同	157
5.2  MOS型晶体管的阈值电压	158
5.2.1  MOS型晶体管阈值电压的定义	158
5.2.2  理想情况下MOS型晶体管阈值电压的表达式	158
5.2.3  影响MOS型晶体管阈值电压的各种因素	159
仿真实验3  MOS型晶体管阈值电压仿真	163
实验9  MOS型晶体管阈值电压VT的测量	167
5.3  MOS型晶体管的输出伏安特性与直流参数	169
5.3.1  MOS型晶体管的输出伏安特性	169
5.3.2  MOS型晶体管的输出伏安特性方程	172
5.3.3  影响MOS型晶体管输出伏安特性的一些因素	175
仿真实验4  MOS型晶体管输出伏安特性曲线仿真	176
实验10  MOS型晶体管输出伏安特性曲线的测量	181
5.3.4  MOS型晶体管的直流参数	182
5.3.5  MOS型晶体管的温度特性与栅保护	183
5.4  MOS型晶体管频率特性与交流小信号参数	185
5.4.1  MOS型晶体管的交流小信号等效电路	185
5.4.2  MOS型晶体管的交流小信号参数	186
5.4.3  MOS型晶体管的最高工作频率fm	187
5.4.4  MOS型晶体管开关	189
5.5  MOS型晶体管版图及其结构特征	189
5.5.1  小尺寸集成MOS型晶体管的版图（横向结构）	189
5.5.2  小尺寸集成MOS型晶体管的剖面结构（纵向结构）	192
5.5.3  按比例缩小设计规则	193
5.6  小尺寸集成MOS型晶体管的几个效应	195
5.6.1  短沟道效应	196
5.6.2  窄沟道效应	196
5.6.3  热电子效应	197
知识梳理与总结	199
思考题与习题5	199
第6章  其他常用半导体器件	200
6.1  达林顿晶体管	201
6.2  功率MOS型晶体管	202
6.2.1  功率MOS型晶体管的种类	203
6.2.2  功率MOS型晶体管的版图结构与制造工艺	204
6.3  绝缘栅双极晶体管（IGBT）	206
6.3.1  IGBT的结构与伏安特性	206
6.3.2  IGBT的工作原理	207
6.4  发光二极管（LED）	209
6.4.1  LED发光原理	210
6.4.2  LED的结构与种类	210
6.4.3  LED的量子效率	212
6.5  太阳能电池	212
6.5.1  PN结的光生伏特效应	213
6.5.2  太阳能电池的I-V特性和效率	213
6.5.3  PERL太阳能电池	214
6.5.4  非晶硅太阳能电池	214
6.6  结型场效应晶体管（JFET）	215
6.6.1  JFET的结构	215
6.6.2  JFET的工作原理	216
6.6.3  JFET的输出特性	217
6.7  晶闸管	218
6.7.1  晶闸管的基本结构和特性	218
6.7.2  晶闸管的工作原理	219
6.7.3  双向晶闸管	221
知识梳理与总结	222
思考题与习题6	222
附录A  XJ4810型半导体管特性图示仪面板功能	223
附录B  扩散结电容和势垒宽度的计算曲线	226
附录C  硅扩散层表面杂质浓度与扩散层平均电导率的关系曲线	228
参考文献	236