微电子技术基础 双极、场效应晶体管原理PDF电子书下载

第一章 PN结 1

1.1 平衡PN结 1

1.1.1 内建电场和内建电势 1

1.1.2 耗尽近似 4

1.1.3 准中性近似 5

1.2 空间电荷区的电场和电势分析 7

1.2.1 突变结空间电荷区的电场及电势 7

1.2.2 线性缓变结空间电荷区的电场及电势 8

1.2.3 自由载流子对空间电荷区电场分布的影响 10

1.2.4 单边突变结中的反型区 11

1.2.5 线性缓变结中耗尽近似的适用条件 12

1.3 直流特性 13

1.3.1 少子的注入和抽取 13

1.3.2 准费米能级 15

1.3.3 二极管定律 18

1.3.4 大注入 22

1.3.5 空间电荷区的产生复合电流 24

1.4 过渡区电容的扩散电容 26

1.4.1 过渡区电容 26

1.4.2 扩散电容 33

1.4.3 正偏电容 34

1.5 频率特性和开关特性 35

1.5.1 小信号工作和大信号工作 35

1.5.2 小信号等效电路 36

1.5.3 电荷控制方程 39

1.5.4 反向恢复时间 42

1.6 PN结的电击穿 45

1.6.1 电击穿现象 45

1.6.2 雪崩击穿 45

1.6.3 隧道击穿 51

习题 52

参考文献 54

2.1 双极晶体管的结构 55

2.1.1 何谓双极晶体管 55

第二章 双极晶体管的直流特性 55

2.1.2 双极晶体管的结构 56

2.2 双极晶体管中的电流传输 59

2.2.1 理想晶体管中的电流传输 59

2.2.2 缓变基区 61

2.2.3 双扩散晶体管的基区渡越时间和根摩尔数 66

2.2.4 重掺杂发射区 68

2.3 电流增益 72

2.3.1 定义 72

2.3.2 本征电流增益 73

2.3.3 影响电流增益的其他因素 75

2.4 E-M方程 80

2.4.1 原始型E-M方程 80

2.4.2 传输型E-M方程 83

2.4.3 共发射极反向电流增益 87

2.4.3 特性曲线 90

2.5.1 大电流效应 94

2.5 大电流效应和基区宽度调变效应 94

2.5.2 基区宽度调变效应 116

2.6 直流参数及基极电阻 119

2.6.1 反向电流 119

2.6.2 击穿电压 121

2.6.3 饱和压降 127

2.6.4 基极电阻 130

习题 133

参考文献 135

3.1.1 小信号参数和小信号等效电路 136

第三章 双极晶体管的频率特性和瞬变特性 136

3.1 小信号模型 136

3.1.2 混合π模型 142

3.2 特征频率和载止频率 153

3.2.1 特征频率和共发射极短路电流增益截止频率 153

3.2.2 a截止频率和超相移 177

3.3 功率增益和最高振荡频率 186

3.3.1 最大有效功率增益 186

3.3.2 稳定工作条件 188

3.3.3 双极晶体管的共发射极高频最大有效功率增益 189

3.3.4 最高振荡频率和高频性能优值 192

3.4 开关工作和开关时间 193

3.4.1 开关工作 193

3.4.2 静态特性 194

3.4.3 开关时间 196

3.5 GP模型 207

习题 215

参考文献 217

4.1.1 结构 218

第四章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管 218

4.1 MOSFET的结构、工作原理和类型 218

4.1.2 工作原理 219

4.1.3 类型 220

4.2 阈电压 222

4.2.1 定义、基本假定和基本关系 222

4.2.2 VBS=0时的阈电压 224

4.2.3 VBS≠0时的阈电压 228

4.2.4 离子注入掺杂调整阈电压 229

4.2.5 埋沟MOSFET的阈电压 231

4.3 MOSFET的直流特性 234

4.3.1 共源极输出特性曲线 234

4.3.2 非饱和区电流-电压方程 235

4.3.3 饱和区特性 243

4.3.4 击穿特性 244

4.3.5 亚阈值特性 249

4.4.1 小信号参数 254

4.4 小信号特性和瞬变特性 254

4.4.2 本征电容 258

4.4.3 小信号模型 265

4.4.4 高频响应 271

4.4.5 开关特性 273

4.5 短沟道效应 277

4.5.1 概述 277

4.5.2 短窄沟效应 278

4.5.3 迁移率调制效应 280

4.5.4 漏场感应势垒下降(DIBL)效应 283

4.5.5 长沟道亚阈值特性的最小沟道长度 285

习题 288

参考文献 289

第五章 结型场效应晶体管和金属-半导体场效应晶体管 290

5.1 JFET及MESFET的结构、工作原理和类型 290

5.2 JFET及MESFET的直流特性 296

5.2.1 长沟JFET的共源输出特性曲线 296

5.2.2 肖克莱模型的基本假定 298

5.2.4 非饱和区直流电流电压方程 299

5.2.3 阈电压和夹断电压 299

5.2.5 饱和漏源电压和饱和漏电流 301

5.2.6 馅和区特性 302

5.2.7 亚阈值区特性 306

5.2.8 增强型JFET及增强型MESFET 310

5.3 JFET及MESFET的小信号特性和高频参数 312

5.3.1 小信号参数 312

5.3.2 本征JFET的小信号等效电路和本征电容 315

5.3.3 JFET的完整的小信号等效电路 322

5.3.4 高频参数 323

5.4 短沟道JFET和短沟道MESFET 328

5.4.1 短沟道JFET和短沟道MESFET的非饱和区特性及漏极电流饱和机构 328

5.4.2 短沟道MESFET的饱和区特性 334

习题 341

参考文献 342

附录 343

附录A 符号表 343

B.2 Si和GaAs的一些物理特性 352

附录B 物理常数和物理参数 352

B.1 物理常数(符号) 352

B.3 电阻率和迁移率随杂质浓度的变化曲线 353

附录C 晶体管的热特性 354

C.1 耗散功率与效率 354

C.2 最高结温度 355

C.3 稳态热阻和最大耗散功率 356

C.4 瞬态热阻抗 358