描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121343216丛书名: 国外电子与通信教材系列
历史
集成电路（IC）
制造
参考文献
部分 半导体材料属性
第1章 固体晶格结构
1.0 概述
1.1 半导体材料
1.2 固体类型
1.3 空间晶格
1.4 金刚石结构
1.5 原子价键
*1.6 固体中的缺陷和杂质
*1.7 半导体材料的生长
1.8 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第2章 量子力学初步
2.0 概述
2.1 量子力学的基本原理
2.2 薛定谔波动方程
2.3 薛定谔波动方程的应用
2.4 原子波动理论的延伸
2.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第3章 固体量子理论初步
3.0 概述
3.1 允带与禁带
3.2 固体中电的传导
3.3 三维扩展
3.4 状态密度函数
3.5 统计力学
3.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第4章 平衡半导体
4.0 概述
4.1 半导体中的载流子
4.2 掺杂原子与能级
4.3 非本征半导体
4.4 施主和受主的统计学分布
4.5 电中性状态
4.6 费米能级的位置
4.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第5章 载流子输运现象
5.0 概述
5.1 载流子的漂移运动
5.2 载流子扩散
5.3 杂质梯度分布
*5.4 霍尔效应
5.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第6章 半导体中的非平衡过剩载流子
6.0 概述
6.1 载流子的产生与复合
6.2 过剩载流子的性质
6.3 双极输运
6.4 准费米能级
*6.5 过剩载流子的寿命
*6.6 表面效应
6.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第二部分 半导体器件基础
第7章 pn结
7.0 概述
7.1 pn结的基本结构
7.2 零偏
7.3 反偏
7.4 结击穿
*7.5 非均匀掺杂pn结
7.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第8章 pn结二极管
8.0 概述
8.1 pn结电流
8.2 产生复合电流和大注入
8.3 pn结的小信号模型
*8.4 电荷存储与二极管瞬态
*8.5 隧道二极管
8.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第9章 金属半导体和半导体异质结
9.0 概述
9.1 肖特基势垒二极管
9.2 金属半导体的欧姆接触
9.3 异质结
9.4 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第10章 金属氧化物半导体场效应晶体管基础
10.0 概述
10.1 双端MOS结构
10.2 电容电压特性
10.3 MOSFET基本工作原理
10.4 频率限制特性
*10.5 CMOS技术
10.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第11章 金属氧化物半导体场效应晶体管： 概念的深入
11.0 概述
11.1 非理想效应
11.2 MOSFET按比例缩小理论
11.3 阈值电压的修正
11.4 附加电学特性
*11.5 辐射和热电子效应
11.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第12章 双极晶体管
12.0 概述
12.1 双极晶体管的工作原理
12.2 少子的分布
12.3 低频共基极电流增益
12.4 非理想效应
12.5 等效电路模型
12.6 频率上限
12.7 大信号开关
*12.8 其他的双极晶体管结构
12.9 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第13章 结型场效应晶体管
13.0 概述
13.1 JFET概念
13.2 器件的特性
*13.3 非理想因素
*13.4 等效电路和频率限制
*13.5 高电子迁移率晶体管
13.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
从1947年只晶体管的诞生，到1958年块集成电路的出现，历经半个多世纪的发展，微电子技术推动了人类社会跨入信息时代，影响着我们生活的方方面面。具有基础性地位的微电子技术对现代信息产业的带动作用，长期以来一直深受世人的瞩目与重视。近年来，在世界半导体集成电路设计与制造中心正加速向中国转移的背景下，我国制定了一批旨在促进微电子产业发展的支持政策，相信在不久的将来，我国将逐渐从集成电路的消耗大国转变成集成电路的设计、制造强国。半导体物理及器件的相关知识是微电子技术的基础，掌握该知识对从事相关工作至关重要。基于此，我们在电子工业出版社的大力支持下，组织天津大学在微电子方向从事教学、科研的老师翻译了本书，作为一本微电子入门书籍奉献给读者。本书既可以作为高等院校微电子技术相关专业本科生及研究生的教材，也可以作为从事相关领域工作的工程技术人员的参考资料。
本书作者有着多年丰富的教学和科研经验，本书作为第四版，是在前三版作为教材使用多年的基础上，结合当今微电子器件发展的现状而修订的。除了保持原书的综合性和基础性的特点，第四版在章节安排上进行了调整，将讲述场效应晶体管（MOSFET）的两章内容提前到双极型晶体管（BJT）章节的前面，充分体现了现代半导体集成电路中MOSFET的重要性。其次，结合技术进展在第15章中增加了微波器件的内容。为了帮助读者更好地学习，在每一章的开始，增加了本章内容的说明。书中主要内容包括量子力学基本知识、能带理论、半导体物理、半导体器件和特种半导体器件等，既有一定广度，又有深入的分析。全书共有15章，作者讲解深入浅出，理论分析透彻，重点突出，每一章都配有小结和知识点汇总，并配以大量习题供读者选做。从第三版使用情况来看，读者反映良好，对于拟学习半导体物理与器件的读者来说，是一种很好的选择。
第四版的翻译工作是在第三版的基础上补充完善的，参与本版翻译与校对工作的有赵毅强、姚素英、史再峰和盛大力等人。其中姚素英负责第1章至第3章，赵毅强负责第4章至第9章，史再峰负责第10章至第12章，盛大力负责第13章至第15章。根据我们的教学体会和读者的反馈，近我们对全书进行了勘误，参与人员有叶茂、胡凯和何家骥等人。
鉴于译者的水平有限，书中难免有不足和疏漏之处，敬请读者批评、指正。
赵毅强
天津大学微电子学院
2018年5月
前言
宗旨与目标
出版本书第四版的目的在于将有关半导体器件的特性、工作原理及其局限性的基础知识介绍给读者。要想更好地理解这些基础知识，就必须对半导体材料物理知识进行全面了解。本书有意将量子力学、固体量子理论、半导体材料物理和半导体器件物理综合在一起，因为所有这些理论对了解当今半导体器件的工作原理及其未来的发展是非常重要的。
在本书中所包含的物理知识远远超过了许多半导体器件入门书籍中所涵盖的内容。尽管本书覆盖面很广，但作者坚信：一旦透彻理解了这些入门知识和材料物理知识，那么对半导体器件物理的理解就会水到渠成，而且会理解得更快，学习效率更高。本书对基础物理知识的不惜篇幅，将有助于读者更好地理解甚至可能开发出新型的半导体器件。
既然本书的目的在于为读者奉献一部有关半导体器件理论的入门书籍，因此许多深奥的理论并未涉及，同时也未对半导体的制造工艺做仔细描述。虽然本书对诸如扩散和离子注入等制造工艺有所涉猎并进行了一般性讨论，但仅局限于那些对器件特性有直接影响的工艺和场合。
预备知识
由于本书针对的是电气工程领域大学三年制和四年制的学生，因此假设读者已经掌握了微分方程、大学物理和电磁学的基础知识。当然，了解现代物理知识更好，但这并不是必需的。预先修完电子线路基础课程对阅读本书会更有帮助。
章节安排
本书分为三部分：部分介绍量子力学初步知识和半导体材料物理；第二部分介绍半导体器件物理的基本知识；第三部分介绍专用半导体器件，包括光器件、半导体微波器件和功率器件。
部分包括第1章至第6章。第1章先从固体晶格结构开始，然后过渡到理想单晶半导体材料。第2章和第3章介绍量子力学和固体量子理论，这些都是必须掌握的基础物理知识。第４章到第6章覆盖了半导体材料物理知识。其中，第4章讨论热平衡半导体物理，第５章讨论半导体内部的载流子输运现象。非平衡过剩载流子是第6章的主要内容，理解半导体中的过剩载流子行为对于理解器件物理至关重要。
第二部分包括第7章到第13章。第7章主要讨论pn结电子学；第8章讨论pn结电流电压特性；第9章讨论整流及非整流金属半导体结和半导体异质结；第10章和第11章阐述MOS场效应晶体管理论；第12章探讨双极晶体管；第13章阐述结型场效应管。在详尽介绍pn结理论后，关于这三种基本晶体管类型的章节，读者可不必按顺序阅读，因为这些章节彼此之间是相互独立的。
第三部分包括第14章和第15章。第14章介绍光器件，如太阳能电池和发光二极管；第15章介绍半导体微波器件和半导体功率器件。
本书末尾是8个附录。附录A是符号列表，以帮助读者了解各种符号及其含义。附录B包含单位转换表与常数表。附录H给出了部分习题答案，有助于学生检查自身的学习情况。
使用说明
本书可作为本科生第三学期或第四学期一个学期的教材。和许多教材一样，本书的内容不可能在一个学期内全部讲授完。这就给授课老师提供了一定的自由空间，授课老师可根据教学目的对教材内容进行取舍。下文给出了两种可供选择的安排，但本书不是百科全书。对于可以略过而又不会影响全书连贯性的章节，我们在目录和对应章节中用*号予以标记。这些章节尽管在半导体器件物理的发展中很重要，但可以推迟讲授。
新墨西哥大学电子工程专业大三学生的一门课程广泛使用了本书中的材料。建议用略小于半个学期的时间学习前六章；剩余的时间用于学习pn结、金属氧化物半导体场效应晶体管和双极晶体管。其他的一些主题可考虑在学期末学习。
尽管MOS晶体管先于双极晶体管或结型场效应晶体管阐述，但描述三种基本晶体管类型之一的各个章节都是彼此独立的，任何一种类型都可以先讲。
注意事项
本书引入了有关半导体材料和器件物理等理论知识。虽然许多电子工程系的学生更乐于制作电子电路和计算机编程，而不是去学习有关半导体器件的理论，但是本书的内容对于理解诸如微处理器等电子器件的局限性是至关重要的。
数学的应用贯穿全书，这看起来很枯燥，但后的结论是其他手段不能获得的。尽管有些描述工艺的数学模型看起来很抽象，但它们描述和预言物理过程方向的能力已完全经受住了时间的考验。
作者鼓励读者经常研读每一章的开始部分，以便深刻领会每章或每个主题的目的。这种不断的复习对学习前五章尤为重要，因为它们讲述的是基础物理知识。
还应注意的是，尽管有些章节可以略过且不会影响连贯性，但有些教师还是会选择这些章节。因此，标*号的章节并不意味着不重要。
有些问题可能到课程结束时也得不到解答，理解这一点也很重要。虽然作者不喜欢“它可以这样讲”之类的说法，但书中有些概念的推导确实超出了本书的范围。本书对这一科目仅具导论性质。对那些修完课程后还没有解决的问题，我们鼓励读者记下这些问题，或许在后续课程中这些问题就能得到解答。
教学顺序
对于教学顺序，每位教师都有自己的选择，但通常有两种方案。种方案称为MOSFET方案，是在讲授双极晶体管之前讲授MOS晶体管。读者会注意到本书中的MOSFET内容放到了pn结二极管之后的第10章和第11章。
第二种方案称为双极型方案，也称为传统方案，是在讨论pn结二极管后立即介绍双极晶体管。由于MOSFET留在学期末讲授，因此到时可能没有足够的时间来讲授这一重要主题。遗憾的是，由于时间限制，将每一章中的所有内容在一个学期内都讲完是不可能的。余下的内容可以留到下一个学期讲授或留给读者自学。
MOSFET方案
第1章 晶格结构
第2章、第3章 量子力学和固体物理选讲
第4章 半导体物理
第5章 输运现象
第6 章非平衡过剩载流子选讲
第7章 pn结
第10章、第11章 MOS晶体管
第8章 pn结二极管
第9章 肖特基二极管简介
第12章 双极晶体管，其他选讲内容
双极型方案
第1章 晶格结构
第2章、第3章 量子力学和固体物理选讲
第4章 半导体物理
第5章 输运现象
第6章 非平衡态特性选讲
第7章、第8章 pn结和pn结二极管
第9章 肖特基二极管简介
第12章 双极晶体管
第10章、第11章 MOS晶体管，其他选讲内容
第四版新内容
排列顺序：关于MOSFET的两章移到了双极晶体管一章的前面。这一改变强调了MOS晶体管的重要性。
半导体微波器件：第15章中添加了一小节关于三种专用半导体微波器件的内容。
新附录：添加了关于有效质量概念的附录Ｆ。教材的许多计算中使用了两个有效质量。该附录给出了每种有效质量的理论知识，并讨论了何时在特定计算中使用哪一种有效质量。
预习小节：每章以简介开始，然后以项目列表的形式给出预习内容。每个预习项均给出了该章的一个特殊目标。
练习题：添加了超过100道练习题，每道例题后面均提供一道练习题。练习题类似于例题，以便读者即时测试对刚讲内容的理解程度。每道练习题均提供有答案。
测试理解题：每章主要小节末尾添加了约40%的新测试理解题。通常，这些练习题比每个例题后的练习题更全面。这些习题将有助于读者在学习新内容前理解所学内容。
章末习题：添加了330多道章末习题，即这一版中有约48%的章末习题是全新的。
第四版特色
■ 数学知识更为严密：保留了清晰理解半导体材料和器件物理的基本数学知识。
■ 例题：书中列举了大量的例子来强化涉及的理论概念，这种做法贯穿全书。这些例子覆盖
了所有分析和设计的细节，因此读者不必自行补充其忽略的步骤。
■ 小结：每一章的末尾都提供了小结，它总结了该章得出的结论并复习所描述的基本概念。
■ 重要术语解释：每章的小结之后列出了重要术语解释，这部分定义并总结了该章所讨论的
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