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第一篇 微波半导体器件 1

目录 1

第一章 体效应器件 3

§1.1体效应器件概述 3

§1.2转移电子效应 4

1.2.1n型砷化镓的双谷能带结构 5

1.2.2双谷能带结构的负微分迁移率 5

1.2.3n型砷化镓的速－场特性 7

1.3.1负微分迁移率介质中的空间电荷扰动 8

§1.3负微分迁移率介质中的电子动力学 8

1.3.2空间电荷积累层 9

1.3.3空间电荷偶极层－畴的概念 10

1.3.4基本工作模式及其判据 12

§1.4高场畴 13

1.4.1高场畴形成的进一步分析 13

1.4.2稳态畴的几个问题 15

1.4.3畴的功率转换 19

§1.5振荡模式 20

§1.6设计和工艺考虑 23

结束语 25

第二章 雪崩二极管 26

§2.1饱和漂移速度和碰撞电离 26

2.1.1饱和漂移速度 26

2.1.2高电场下载流子的碰撞电离 27

§2.2基本工作原理 28

§2.3里德二极管的小信号分析 30

§2.4一般雪崩二极管的小信号分析结果 37

§2.5大信号分析 38

2.5.1大信号下的空间电荷效应 39

2.5.2效率的估算 40

§2.6设计和工艺考虑 42

2.6.1掺杂结构的比较 42

2.6.2半导体材料的选择 44

2.6.3外延层参数的确定 44

2.6.5频率换算关系 46

2.6.4结面积的选取 46

2.6.6主要工艺 47

结束语 47

第三章 微波晶体管 49

§3.1微波双极晶体管的等效电路及高频参数 49

3.1.1等效电路 49

3.1.2散射参数 50

3.1.3微波双极晶体管的优值 51

3.1.4基极电阻和集电结电容 53

§3.2微波双极晶体管的特征频率 55

§3.3微波双极晶体管的设计考虑 60

§3.4砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管 64

第四章 其他微波半导体器件 68

§4.1变容二极管 68

4.1.1等效电路和主要参数 68

4.1.2设计和工艺 71

§4.2肖特基势垒二极管 73

4.2.1肖特基势垒 74

4.2.2等效电路 76

4.2.3混频二极管的主要参数 78

4.2.4设计考虑 80

4.2.5势垒制备工艺 83

第二篇 光电子器件 86

第五章 注入式电致发光器 86

§5.1概述 86

5.1.1发光二极管的发展 86

5.1.2发光二极管的特点与用途 86

5.1.3发光二极管的缺点与改进方向 87

§5.2半导体发光原理 88

5.2.1少子的注入效应及结区发光 88

5.2.2复合机理 89

5.2.3GaP的发光原理 94

5.2.4GaAs1-xPx的发光原理 95

§5.3发光二极管的设计考虑 96

5.3.1p-n结 96

5.2.5红外上转换磷光体的发光原理 96

5.3.2场效应p-n结发光 98

§5.4发光二极管的制造工艺 98

§5.5发光二极管的效率及特性参数 101

5.5.1发光二极管的效率 101

5.5.2发光二极管的各种特性 104

§5.6发光二极管的进展（结束语） 107

§6.1太阳电池的工作原理及基本特性 110

第六章 太阳电池 110

§6.2光谱响应 113

§6.3限制太阳电池性能的一些因素及改进措施 115

§6.4其它提高转换效率的方法 118

§6.5使太阳电池成本降低寿命延长的途径 120

第七章 光电探测器 122

§7.1光电导体 123

§7.2耗尽层光电二极管 127

7.2.1概述 127

7.2.2P-i-n光电二极管 128

7.2.4金属－半导体光电二极管 129

7.2.3p-n结光电二极管 129

7.2.5异质结光电二极管 132

§7.3雪崩光电二极管 132

§7.4光子牵引探测器 136

§7.5光电探测器的材料与器件特性 137

§7.6列阵与集成探测器 146

结束语 146

8.1.1概述 147

第八章 半导体激光器 147

§8.1半导体激光器原理 147

8.1.2半导体受激发射条件 150

8.1.3半导体激光器的受激发射的阈值条件和阈值电流密度 153

§8.2半导体激光器的特性 154

8.2.1阈值性质及阈值电流的测定 154

8.2.2功率输出和转换效率 155

8.2.3光谱性质 157

8.2.4光束空间分布 158

8.2.5GaAs激光器的损伤和老化 159

§8.3GaAs-Ga1-xA1xAs异质结激光器 160

8.3.1能带结构和载流子，光波的限制作用 160

8.3.2室温连续工作的双异质结激光器 162

8.3.3分别限制双异质结激光器 163

8.3.4室温连续工作条件 164

8.3.5条形激光器的模式 165

8.3.6双异质结激光器室温连续工作的寿命问题 165

结束语 167

第三篇 其它半导体器件 169

第九章 电荷耦合器件 169

§9.1概述 169

§9.2CCD工作原理 170

§9.3CCD的主要参数 175

§9.4CCD的基本结构与工艺 179

§9.5电荷耦合器件的主要应用 183

§10.1概述 185

第十章 可控硅整流器件 185

§10.2可控硅的结构和制造工艺简介 186

§10.3可控硅的一般工作原理 188

10.3.1可控硅的正向伏安特性 188

10.3.2可控硅的反向伏安特性 191

10.3.3可控硅的控制极特性 192

§10.4可控硅的开通和通态压降 194

10.4.1可控硅的开通时间 196

10.4.2可控硅的通态压降 198

§11.1概述 200

第十一章 单结晶体管 200

§11.2单结晶体管的工作特性 201

11.2.1发射极特性 201

11.2.2基极间直流特性 203

11.2.3小注入下的分析 204

11.2.4大注入下的分析 205

11.2.5单结晶体管的主要参数 206

§11.3单结晶体管的结构 208

§11.4单结晶体管的制造方法 210