半导体器件原理PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

半导体器件原理PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一章 半导体器件的物理基础1

1.1半导体的特性1

1.1.1晶体的结构1

1.1.2半导体在电性能上的独特性质2

1.2电子能级和能带3

1.2.1电子的共有化运动3

1.2.2晶体中的能带3

1.3半导体中的载流子5

1.3.1电子密度和空穴密度表达式5

1.3.2载流子密度与费密能级位置的关系7

1.4杂质半导体8

1.4.1两种不同导电类型的半导体9

1.4.2杂质半导体10

1.5非平衡载流子10

1.5.1非平衡载流子的产生和复合11

1.5.2非平衡载流子的寿命12

1.5.3复合中心13

1.6载流子的运动15

1.6.1载流子的漂移运动15

1.6.2载流子的扩散运动18

参考文献20

习题20

第二章p-n结21

2.1平衡p-n结21

2.1.1空间电荷区和接触电位差21

2.1.2空间电荷区的电场和电势分布23

2.2 p-n结的直流特性28

2.2.1加偏压p-n结的能带图及载流子和电流分布28

2.2.2 p-n结的伏安特性30

2.2.3势垒区的复合和大注入对正向伏安特性的影响33

2.2.4势垒区的反向产生电流36

2.3 p-n结电容36

2.3.1突变结势垒电容36

2.3.2线性缓变结势垒电容38

2.3.3扩散结的势垒电容39

2.3.4 p-n结的扩散电容45

2.4 p-n结击穿47

2.4.1电击穿48

2.4.2热击穿51

参考文献53

习题53

第三章 晶体管的直流特性55

3.1概述55

3.1.1晶体管的基本结构55

3.1.2晶体管的放大作用56

3.1.3晶体管内载流子的传输及电流放大系数57

3.1.4晶体管的输入和输出特性59

3.2均匀基区晶体管的直流特性和电流增益61

3.2.1均匀基区晶体管直流特性的理论分析61

3.2.2均匀基区晶体管的短路电流放大系数66

3.3漂移晶体管的直流特性和电流增益69

3.3.1漂移晶体管的直流特性69

3.3.2漂移晶体管的电流增益73

3.4晶体管的反向电流和击穿电压76

3.4.1晶体管的反向电流76

3.4.2晶体管的击穿电压77

3.5晶体管的基极电阻81

3.5.1梳状晶体管的基极电阻81

3.5.2圆形晶体管的基极电阻83

3.6晶体管的小信号等效电路84

参考文献86

习题86

第四章 晶体管的频率特性和功率特性88

4.1电流放大系数的频率特性88

4.1.1基区输运过程89

4.1.2共基极短路电流放大系数的频率关系96

4.1.3共发射极短路电流放大系数的频率关系101

4.2高频等效电路105

4.2.1本征晶体管小信号等效电路105

4.2.2混合π型等效电路107

4.3高频功率增益和最高振荡频率110

4.3.1高频功率增益111

4.3.2最高振荡频率112

4.4最大集电极电流112

4.4.1晶体管的大注入效应112

4.4.2有效基区扩展效应116

4.4.3发射极电流集边效应119

4.4.4最大集电极电流120

4.5晶体管的噪声特性121

4.5.1晶体管的噪声121

4.5.2晶体管噪声来源122

参考文献123

习题124

第五章 晶体管的开关特性125

5.1二极管的开关作用125

5.1.1开关作用的定性分析125

5.1.2开关时间127

5.2晶体管的开关过程128

5.2.1晶体管的工作区128

5.2.2晶体管的开关过程139

5.3晶体管的开关时间133

5.3.1延迟时间133

5.3.2上升时间135

5.3.3储存时间136

5.3.4下降时间138

5.4开关晶体管的要求及工艺措施138

5.4.1正向压降和饱和压降138

5.4.2提高开关速度的措施139

参考文献139

习题139

第六章 半导体表面特性及MOs电容141

6.1半导体表面和界面结构141

6.1.1清洁表面和真实表面141

6.1.2硅-二氧化硅界面的结构143

6.2表面势145

6.2.1空间电荷区和表面势145

6.2.2表面的积累、耗尽和反型146

6.2.3空间电荷面密度与表面势的关系148

6.2.4 ψs及w与外加电压的关系152

6.3 MOS结构的电容-电压特性154

6.3.1理想MOs的C-V特性154

6.3.2实际MOs的C-V特性158

6.3.3 MOS结构C-V特性曲线的应用161

6.4 MOS结构的阈值电压163

6.4.1理想结构的阈值电压163

6.4.2实际MOs结构的阈值电压164

参考文献166

习题166

第七章MOs场效应晶体管的基本特性167

7.1 MOS场效应晶体管的结构和分类168

7.1.1 MOS场效应管的结构168

7.1.2 MOS场效应管的四种类型169

7.1.3 MOS场效应管的特征171

7.2 MOS场效应晶体管的特性曲线172

7.2.1 MOS场效应管的输出特性曲线172

7.2.2 MOS场效应管的转移特性曲线174

7.3 MOS场效应晶体管的阈值电压175

7.3.1 n沟道MOS FET的阈值电压175

7.3.2 p沟道MOS FET的阈值电压175

7.4 MOS场效应管的电流-电压特性176

7.4.1 MOS FET在线性工作区的电流-电压特性176

7.4.2饱和工作区的电流-电压特性178

7.4.3击穿区179

7.4.4亚阈值区的电流-电压关系180

7.5 MOS场效应管的二级效应182

7.5.1非常数表面迁移率效应182

7.5.2衬底偏置效应184

7.5.3体电荷变化效应186

7.6 MOS场效应管的增量参数188

7.6.1跨导gm188

7.6.2增量电导（漏-源输出电导）gD189

7.6.3串联电阻对gD和gm的影响191

7.6.4载流子速度饱和对gm的影响191

7.6.5 gm的极限192

7.7阈值电压VTH的测量方法及控制方法192

7.7.1 1 uA方法193

7.7.2 ？IDS-VGS方法193

7.7.3 10-40方法193

7.7.4修改的10-40方法194

7.7.5输出电导法194

7.7.6阈值电压V TH的控制和调整195

7.8 MOS场效应管的频率特性195

7.8.1 MOS场效应管的宽带模型195

7.8.2最高振荡频率196

7.8.3寄生电容对最高振荡频率的影响198

7.9 MOS场效应管的开关特性199

7.9.1 MOS倒相器的定性描述199

7.9.2单沟道MOs集成倒相器201

7.9.3互补MOs集成倒相器204

7.9.4耗尽型负载MOs集成倒相器205

参考文献206

习题207

第八章 半导体功率器件208

8.1功率二极管208

8.1.1功率二极管的正向特性208

8.1.2功率二极管的反向特性209

8.2双极型功率晶体管209

8.2.1晶体管的最大耗散功率209

8.2.2晶体管的二次击穿210

8.2.3晶体管的安全工作区211

8.2.4垂直结构的双极型功率晶体管211

8.3 MOS型功率晶体管213

8.3.1用作功率放大的MOs功率晶体管213

8.3.2用作开关的MOs功率晶体管214

8.3.3 MOS功率晶体管的结构215

8.3.4 MOS功率晶体管的特性216

8.3.5 MOS功率器件中寄生的双极型晶体管218

8.4温度对晶体管特性的影响219

8.4.1温度对载流子迁移率的影响219

8.4.2阈值电压的温度效应219

8.4.3漏-源电流、跨导及导通电阻随温度的变化220

参考文献221

第九章 小尺寸MOs器件的特性222

9.1非均匀掺杂对阈值电压的影响222

9.1.1阶梯函数分布近似222

9.1.2高斯分布情况223

9.2 MOS场效应晶体管的短沟道效应225

9.2.1短沟道管的亚阈值特性226

9.2.2几何划分电荷的模型229

9.2.3电势模型232

9.3 MOS场效应管的窄沟道效应234

9.4 MOS场效应管的小尺寸效应237

9.4.1小尺寸效应237

9.4.2 MOS场效应管按比例缩小规则239

9.4.3热电子效应242

9.4.4漏致势垒降低效应247

9.4.5栅感应漏端泄漏电流效应248

9.4.6源区和漏区电阻248

9.5高介电常数的MIS场效应器件249

9.5.1等效栅氧化层厚度249

9.5.2高K介质的几个主要方案250

9.6 SPICE模拟软件中MOs器件模型251

9.6.1阈值电压模型251

9.6.2 SPICE软件中应用的直流电流模型252

参考文献253

习题254

第十章 多栅MOs场效应管255

10.1传统MOSFET的缺陷以及多栅MOSFET的优点255

10.1.1传统MOSFET的缺陷255

10.1.2多栅MOSFET的优点256

10.2双栅MOSFET256

10.2.1双栅MOSFET的结构和制作工艺256

10.2.2双栅MOSFET的解析模型258

10.2.3量子力学效应对双栅器件阈值电压的影响262

10.3围栅MOSFET器件264

10.3.1围栅MOSFET的制作工艺流程265

10.3.2沟道均匀掺杂围栅MOSFET的解析模型266

10.3.3沟道非掺杂围栅MOSFET的解析模型268

10.4 FinFET器件271

10.4.1 FinFET器件的制作工艺流程271

10.4.2 FinFET器件的解析模型和有关特性272

参考文献273

第十一章 不挥发存储器基础275

11.1引言275

11.2不挥发存储器概论277

11.2.1不挥发存储器结构277

11.2.2不挥发存储器的工作机理277

11.2.3不挥发存储器的主要性能279

11.3浮栅雪崩注入型不挥发存储器的工作原理279

11.3.1能带结构279

11.3.2注入电荷与脉冲电压的关系280

11.3.3间接隧穿过程281

11.3.4 FAMOS的清除方法282

11.4电可编程浮栅不挥发存储器282

11.4.1双结型和沟道注入型282

11.4.2迭栅雪崩注入型SAMOS283

11.4.3非雪崩注入型浮栅不挥发内存AtMOS289

11.4.4 MNOS不挥发存储器290

11.4.5 MAOS不挥发存储器297

11.4.6浮栅型闪存存储器299

11.4.7双密度闪存存储器（DDF Memory）300

11.5铁电不挥发存储器301

11.5.1铁电材料的基本特性301

11.5.2铁电薄膜的特性与应用303

11.5.3铁电存储器的分类306

11.5.4 FeRAM的结构和工作原理306

11.5.5非破坏性读出铁电不挥发存储器310

11.6电阻型不挥发存储器315

11.6.1引言315

11.6.2阻式存储器的有关特性316

11.6.3阻式存储器的工作机理318

11.7相变存储器322

11.7.1相变存储器简介322

11.7.2相变存储器的存储机理323

11.7.3相变存储器的电学特性324

参考文献326

第十二章 金属-半导体接触和肖特基势垒器件328

12.1金属-半导体接触的势垒模型328

12.1.1金属和半导体的功函数328

12.1.2金属和半导体的接触势垒329

12.1.3表面态对接触势垒的影响331

12.2金属-半导体接触整流理论332

12.2.1金属-半导体接触整流的定性分析332

12.2.2扩散理论333

12.2.3热电子发射理论335

12.2.4量子隧穿理论338

12.2.5镜像力理论338

12.3肖特基势垒二极管340

12.3.1镜像力因素340

12.3.2外加电场因素341

12.3.3场发射和热电子场发射因素341

12.3.4其他因素342

12.4肖特基势垒源／漏单栅结构的MOSFET342

12.4.1单栅SB MOSFET的制作工艺流程343

12.4.2电流电压分析343

12.4.3阈值电压特性346

12.4.4亚阈值摆幅特性347

12.5肖特基势垒源／漏双栅结构MOSFET的模型介绍348

参考文献351

附录352

附录Ⅰ锗、硅、砷化镓的重要性质（300 K）352

附录Ⅱ硅与几种金属的欧姆接触系数Rc （×10-4Ω·cm2）353

附录Ⅲ二氧化硅和氮化硅的重要性质（300K）353

附录Ⅳ余误差函数354

附录Ⅴ锗、硅电阻率与杂质浓度的关系356

附录Ⅵ锗、硅迁移率与杂质浓度的关系356

附录Ⅶ硅扩散层表面杂质浓度与扩散层平均电导率的关系曲线357

主要符号表372