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第1章 晶体中的电子运动状态1

1.1 固体的晶格结构1

1.1.1 半导体材料1

1.1.2 固体晶格2

1.1.3 金刚石结构6

1.1.4 固体的缺陷与杂质8

1.2 量子力学初步9

1.2.1 量子力学的基本原理9

1.2.2 薛定谔方程及其波函数的意义10

1.2.3 自由电子与束缚态电子12

1.2.4 单电子原子中电子的状态17

1.2.5 多电子原子中电子的状态20

1.3 晶体中电子的运动状态21

1.3.1 能带的形成21

1.3.2 一维无限晶体的能带23

1.3.3 半导体中的载流子28

1.3.4 三维无限晶体的能带34

习题36

第2章 平衡半导体中的载流子浓度38

2.1 状态密度函数和费米分布函数38

2.1.1 状态密度函数38

2.1.2 费米-狄拉克分布函数40

2.2 平衡载流子浓度44

2.2.1 平衡半导体中的载流子浓度的公式46

2.2.2 本征半导体中的载流子浓度48

2.2.3 载流子浓度的乘积50

2.2.4 本征费米能级位置51

2.3 只含一种杂质的杂质半导体中的载流子浓度51

2.3.1 施主杂质和受主杂质51

2.3.2 施主杂质能级上的电子和受主杂质能级上的空穴54

2.3.3 电中性条件56

2.4 补偿半导体的载流子浓度60

2.5 费米能级的位置61

2.6 简并半导体66

2.6.1 简并半导体的载流子浓度67

2.6.2 禁带变窄效应68

习题68

第3章 载流子的输运70

3.1 载流子的漂移运动70

3.2 载流子的散射和迁移率73

3.2.1 载流子的散射73

3.2.2 载流子的迁移率随温度和掺杂浓度的变化74

3.2.3 电阻率77

3.2.4 饱和速度和强场迁移率79

3.3 载流子的扩散运动80

3.4 爱因斯坦关系82

习题84

第4章 过剩载流子85

4.1 载流子的产生和复合85

4.1.1 产生和复合的概念85

4.1.2 产生率和复合率85

4.1.3 载流子的产生源86

4.1.4 影响载流子复合的因素86

4.1.5 热平衡状态下载流子的产生和复合86

4.1.6 非热平衡状态下载流子的复合87

4.2 过剩载流子的性质90

4.2.1 载流子的连续性方程91

4.2.2 与时间有关的扩散方程91

4.3 双极输运及其输运方程92

4.3.1 双极输运的概念93

4.3.2 双极输运方程93

4.3.3 小注入条件下的双极输运方程94

4.3.4 双极输运方程应用95

4.4 准费米能级97

习题99

第5章 PN结100

5.1 PN结的形成及其基本结构100

5.1.1 合金法及其形成的PN结的杂质分布100

5.1.2 扩散法及其形成的PN结的杂质分布101

5.2 平衡PN结及其能带102

5.2.1 平衡PN结102

5.2.2 平衡PN结的能带103

5.3 平衡PN结的参数104

5.3.1 内建电势差104

5.3.2 平衡PN结的内建电场强度及电势分布函数108

5.3.3 空间电荷区宽度112

5.3.4 空间电荷区的载流子浓度114

5.4 正偏PN结115

5.5 反偏PN结122

5.5.1 反向偏压时的相关公式123

5.5.2 影响PN结偏离理想电流-电压方程的因素129

5.6 PN结的电容效应131

5.6.1 PN结的势垒电容131

5.6.2 PN结的扩散电容133

5.7 PN结的击穿134

5.7.1 雪崩击穿135

5.7.2 隧道击穿（齐纳击穿）135

5.7.3 热电击穿136

5.8 隧道二极管136

习题138

第6章 金属半导体接触和异质结140

6.1 金属半导体接触140

6.1.1 金属和半导体的功函数140

6.1.2 理想的金属半导体接触141

6.1.3 理想金属半导体接触的特性144

6.1.4 金属半导体接触的电流-电压关系146

6.1.5 欧姆接触148

6.2 异质结149

6.2.1 异质结的分类及其能带图149

6.2.2 突变反型异质结的内建电势差和空间电荷区宽度151

6.2.3 突变同型异质结154

6.3 异质结的电流-电压特性154

6.3.1 突变反型异质结中的电流输运模型155

6.3.2 突变同型异质结中的电流输运模型157

习题157

第7章 MOS结构及MOSFET器件158

7.1 理想MOS结构158

7.1.1 MOS结构的构成158

7.1.2 热平衡时的MOS结构158

7.1.3 外加偏压时的MOS结构159

7.1.4 理想MOS结构的电容-电压特性164

7.1.5 金属与半导体的功函数差对MOS结构C-U特性曲线的影响167

7.1.6 氧化层中的电荷对MOS结构C-U特性曲线的影响168

7.2 MOSFET基础169

7.2.1 MOSFET的结构和分类169

7.2.2 MOSFET的工作机理171

7.2.3 MOSFET的电流-电压关系173

习题175

第8章 半导体中的光器件177

8.1 半导体中的光过程177

8.1.1 光吸收177

8.1.2 光发射179

8.2 光电探测器181

8.2.1 光电探测概述181

8.2.2 光电池187

8.2.3 PIN光电探测器192

8.2.4 雪崩光电二极管APD194

8.3 发光二极管197

8.4 激光二极管203

8.5 固体图像传感器211

8.5.1 电荷耦合器件图像传感器（CCD）212

8.5.2 MOS图像传感器SSPA217

习题222

附录223

参考文献224