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| 編輯推薦： |
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本书介绍了常用半导体器件的基本结构、工作原理以及电特性，在此基础上，对本领域的最新研究进展做了较为详尽的介绍，反映了当前先进的研究水平，对于培养适应新时期微电子器件发展的本科生和研究生具有重要作用，对于促进我国集成电路产业的发展，解决芯片“卡脖子”问题具有重要意义。
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| 內容簡介： |
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本书主要描述常用半导体器件的基本结构、工作原理以及电特性。内容包括：半导体物理基础、PN结、PN结二极管应用、双极型晶体管、结型场效应晶体管、MOSFET以及新型场效应晶体管，如FinFET、SOI FET、纳米线围栅(GAA)FET等，共计七章。与同类教材比较，本教材增加了pn结二极管应用以及新型场效应晶体管的介绍，反映了本领域的最新研究进展，丰富了BJT和MOSFET的相关内容，对重要知识点有更详尽的解释说明，便于学生自学，也可供本领域科研人员和工程技术人员参考。
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| 關於作者： |
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简历：1978．2 － 1982.1 华中工学院固体电子学系本科毕业，获工学学士学位1982．2 － 1984.9 华中工学院固体电子学系硕士毕业，获工学硕士学位1989．9 － 1993.11 华中理工大学固体电子学系博士毕业，获工学博士学位1984．9 －1986.10 华中工学院固体电子学系 助教1986．11 － 1994.5 华中理工大学固体电子学系 讲师1994．6 － 2000.1 华中理工大学固体电子学系 副教授2000．2 － 2012.6 华中科技大学电子科学与技术系 教授，博导2012.6 - 华中科技大学光学与电子信息学院 教授，博导1995.12－1997.6 香港大学电机电子工程学系资深研究员1997.7 －1999.6 香港大学电机电子工程学系博士后研究主要科研成果：1.2019年获湖北省自然科学奖三等奖；获国家自然科学基金面上项目九项。
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| 目錄：
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第1章半导体物理基础(1)
1.1半导体材料(1)
1.1.1半导体材料的原子构成(1)
1.1.2半导体材料的晶体结构(2)
1.2半导体中的电子(3)
1.2.1量子力学简介(4)
1.2.2半导体中电子的特性与能带(8)
1.2.3载流子(11)
1.3载流子的浓度(14)
1.3.1电子的统计分布规律(14)
1.3.2载流子浓度与费米能级的关系(16)
1.3.3本征半导体与杂质半导体(16)
1.3.4非平衡载流子(22)
1.3.5准费米能级(24)
1.4载流子的输运(25)
1.4.1载流子的散射(25)
1.4.2载流子的漂移运动与迁移率(25)
1.4.3漂移电流与电导率(28)
1.4.4扩散运动与扩散系数(29)
1.4.5电流密度方程与爱因斯坦关系式(30)
1.5连续性方程与扩散方程(31)
1.5.1连续性方程(31)
1.5.2扩散方程(32)
1.6泊松方程(33)
思考题1(34)
习题1(34)
第2章PN结(36)
2.1PN结的结构及其杂质分布(36)
2.1.1突变结(36)
2.1.2缓变结(37)
2.2平衡PN结(38)
2.2.1空间电荷区的形成(38)
2.2.2能带与接触电势差(39)
2.2.3载流子浓度分布(41)
2.2.4空间电荷区中的电场(42)
2.3理想PN结的伏安特性(45)
2.3.1正向特性(45)
2.3.2反向特性(48)
2.3.3理想PN结的伏安特性(51)
2.4实际PN结的特性(54)
2.4.1空间电荷区的复合电流(54)
2.4.2空间电荷区的产生电流(57)
2.4.3表面漏电流与表面复合、产生电流(58)
2.4.4大注入效应(59)
2.4.5PN结的温度特性(62)
2.5PN结的击穿(63)
2.5.1雪崩击穿(63)
2.5.2隧道击穿(66)
2.5.3热击穿(67)
2.5.4影响击穿电压的因素(68)
2.6PN结的小信号特性(70)
2.6.1交流小信号电导(70)
2.6.2势垒电容(71)
2.6.3扩散电容(73)
思考题2(74)
习题2(75)
第3章PN结二极管(76)
3.1变容二极管(76)
3.1.1PN结电容电压特性(76)
3.1.2变容二极管结构和工艺(79)
3.1.3变容二极管主要参数(80)
3.2隧道二极管(81)
3.2.1隧道二极管的工作原理(81)
3.2.2隧道电流和过量电流(83)
3.2.3等效电路及特性(84)
3.3雪崩二极管(85)
3.3.1崩越二极管(85)
3.3.2俘越二极管(88)
3.4PN结太阳能电池(89)
3.4.1光生伏特效应(89)
3.4.2PN结太阳能电池基本特性(90)
3.5发光二极管(92)
3.6激光二极管(94)
3.6.1粒子数的反转分布(95)
3.6.2光反馈和激光振荡(96)
思考题3(97)
习题3(98)
第4章双极晶体管(99)
4.1双极晶体管的结构(99)
4.1.1晶体管的基本结构(99)
4.1.2晶体管的结构特点(101)
4.2双极晶体管的放大作用(103)
4.2.1直流电流放大系数和晶体管内载流子的传输(103)
4.2.2共基极与共射极直流电流放大系数(105)
4.3双极晶体管电流增益(106)
4.3.1均匀基区晶体管直流电流增益(107)
4.3.2缓变基区晶体管直流电流增益(113)
4.3.3影响电流增益的因素(117)
4.4反向直流参数与基极电阻(121)
4.4.1BJT反向截止电流(121)
4.4.2BJT反向击穿电压(122)
4.4.3BJT基极电阻(125)
4.5双极晶体管直流伏安特性(128)
4.5.1均匀基区晶体管直流伏安特性(128)
4.5.2双极晶体管的特性曲线(129)
4.6双极晶体管频率特性(132)
4.6.1交流小信号电流传输(132)
4.6.2交流小信号传输延迟时间(135)
4.6.3交流小信号电流增益(137)
4.6.4双极晶体管频率特性参数(139)
4.7双极晶体管的开关特性(142)
4.7.1双极晶体管的开关原理(142)
4.7.2晶体管的开关过程和开关时间(144)
4.8等效电路模型(150)
4.8.1EbersMoll模型(150)
4.8.2GummelPoon模型(152)
4.9双极晶体管大电流特性(155)
4.9.1大注入效应(156)
4.9.2有效基区扩展效应(159)
4.9.3发射极电流集边效应(161)
4.9.4最大集电极电流(162)
思考题4(163)
习题4(164)
第5章结型场效应晶体管(166)
5.1JFET结构与工作原理(166)
5.1.1基本结构(166)
5.1.2工作原理(167)
5.2MESFET结构与工作原理(170)
5.2.1金半接触基本理论(170)
5.2.2MESFET基本结构(172)
5.2.3MESFET工作原理(173)
5.3JFET直流特性(174)
5.3.1夹断电压和饱和漏源电压(174)
5.3.2JFET的理想直流特性(176)
5.4直流特性的非理想效应(178)
5.4.1沟道长度调制效应(178)
5.4.2速度饱和效应(179)
5.4.3亚阈值电流及栅电流(180)
5.5JFET的交流小信号参数及等效电路(181)
5.5.1低频交流小信号参数(181)
5.5.2本征电容(183)
5.5.3交流小信号等效电路(184)
5.5.4频率限制因素及截止频率(185)
思考题5(187)
习题5(188)
第6章MOSFET(189)
6.1MOS电容器及其特性(189)
6.1.1理想MOS电容能带图(189)
6.1.2表面耗尽层宽度(191)
6.1.3理想MOS电容及CV特性(192)
6.2MOSFET结构及工作原理(194)
6.2.1MOSFET基本结构(194)
6.2.2MOSFET基本类型(195)
6.2.3MOSFET基本工作原理(197)
6.2.4MOSFET特性曲线(198)
6.3MOSFET的阈值电压(200)
6.3.1阈值电压的定义(200)
6.3.2理想MOSFET的阈值电压(201)
6.3.3实际MOSFET的阈值电压(201)
6.3.4影响阈值电压的因素(206)
6.4MOSFET的电流电压特性(212)
6.4.1IV方程(212)
6.4.2影响IV特性的非理想因素(215)
6.4.3亚阈区特性(220)
6.5MOSFET小信号等效电路和频率特性(222)
6.5.1交流小信号参数(222)
6.5.2本征电容(225)
6.5.3交流小信号等效电路(226)
6.5.4MOSFET的频率特性(227)
6.6MOSFET的小尺寸效应(229)
6.6.1短沟效应——漏源电荷分享模型(229)
6.6.2窄沟效应(232)
6.6.3漏致势垒降低(DIBL)效应(233)
6.6.4次表面穿通(236)
6.6.5其他一些特殊效应(236)
6.6.6等比例缩小规则(239)
6.7MOSFET的击穿特性(241)
6.7.1栅调制击穿(241)
6.7.2沟道雪崩击穿(242)
6.7.3寄生NPN管击穿(243)
6.7.4漏源穿通效应(245)
6.7.5栅介质击穿(245)
6.7.6轻掺杂漏结构(246)
思考题6(248)
习题6(249)
第7章新型场效应晶体管(251)
7.1SOIMOSFET(251)
7.1.1SOI衬底的制备(252)
7.1.2PDSOI MOSFET(254)
7.1.3FDSOI MOSFET(256)
7.2FinFET(267)
7.2.1FinFET的结构及分类(267)
7.2.2FinFET的工作原理及优势(269)
7.2.3多栅FinFET制造技术(270)
7.3多栅FinFET器件物理及性能(274)
7.3.1单栅SOI MOSFET(275)
7.3.2双栅SOI FinFET(276)
7.3.3四栅SOI FinFET(276)
7.3.4修正的特征长度λN(277)
7.3.5多栅FinFET的驱动电流(279)
7.3.6多栅FinFET的角效应(280)
7.3.7SOI和体硅FinFET性能比较(282)
7.4GAA FET(283)
7.4.1GAA FET的结构及原理(284)
7.4.2纳米线制造工艺(286)
7.4.3纳米线沟道的量子效应(288)
7.4.4GAA FET的IV模型(295)
思考题7(296)
习题7(297)
附录(298)
附录ASi、Ge、GaAs和GaP电阻率与杂质浓度关系(298)
附录BSi、Ge、GaAs中载流子迁移率与杂质浓度关系(299)
附录CSi、Ge和GaAs的重要性质(T=300 K)(300)
附录D常用半导体的性质(301)
附录E常用物理常数(304)
附录F国际单位制(SI单位)(305)
附录G单位词头(306)
参考文献(307)
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前言CMOS集成电路已发展到纳米量级，各种新型器件结构和工艺不断涌现，发展集成电路芯片技术已然成为我国重要的发展战略。为适应纳米时代集成电路发展的需求，在培养学生掌握微电子器件基本结构、工作原理、主要特性和基本设计技能的基础上，让学生了解各种新型纳米级场效应晶体管的结构、原理以及电特性，以拓宽学生的视野并加深对基础知识的理解显得十分必要。故此，在多年教学实践和科研工作基础上，编写了这本包括新型小尺寸场效应晶体管的《半导体器件物理》教材。本书共分七章，第1章为半导体物理基础，为后面章节学习提供简明而必要的半导体物理知识；第2章介绍PN结的基本理论和特性；第3章在第2章基础上介绍了主要PN结二极管的应用；第4章介绍双极晶体管(BJT)，主要讨论了其放大特性、直流特性、频率特性、开关特性以及大电流特性等；第5～7章主要讨论场效应器件，首先介绍结型场效应晶体管、MOS场效应晶体管(MOSFET)的基本结构、工作原理、直流特性、交流特性和频率特性，并讨论了一些短沟道效应和器件的等比缩小规则；*后对近些年出现的各种新型多栅场效应晶体管的基本结构、原理和基本电特性进行了介绍。本书遵循循序渐进的原则，对其内容进行合理编排，着重基本概念和物理现象的解释，免去了烦琐的数学推导，用简单的模型得到适用且物理概念清晰的结果。每章后面均有与本章相应知识点相关的思考题和习题，便于读者复习，加深理解。本书第1章、第2章由高俊雄编著，第3章、第4章由刘璐编著，第5～7章及附录由徐静平编著。徐静平教授负责全书大纲的制订、协调、统稿和审阅等工作。在本书编写过程中，我们参考了大量国内外相关教材和文献资料，选用了一些研究成果和图表数据，其中主要参考书和参考文献已统一列于书后，但难免会有遗漏，作者在此对所有参考书和参考文献的贡献者表示衷心感谢。由于作者学识有限，写作时间仓促，书中难免有错漏和需完善之处，敬请广大读者和同行赐予宝贵意见。学习与科学研究是一个艰苦的过程，需要有艰苦奋斗的准备，需要终生的努力。在此，将门捷列夫的名言“终生努力，便成天才”送给广大读者。
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