半导体器件 电力、敏感、光子、微波器件PDF电子书下载

目录 1

第一篇 电力半导体器件 1

第一章 电力半导体器件概述 1

1.1电力电子学与电力半导体 1

1.2电力半导体器件的分类 2

1.3电力器件的基本应用 3

第二章 晶闸管 5

2.1晶闸管的基本结构、等效电路及特性 5

2.2晶闸管的工作原理 6

一、pnpn器件的导通物理过程 6

二、晶闸管的导通机理 7

三、触发机构 8

一、雪崩击穿与穿通效应 9

2.3阻断模式 9

二、晶闸管的最佳反向阻断电压 11

三、晶闸管的正向阻断电压 13

四、晶闸管的最小长基区宽度Wnmi？ 15

2.4表面成型技术 17

一、半导体表面理论的几种基本观点 17

二、正斜角、负斜角及电场分布 18

三、电力器件的表面成型 20

2.5门极特性 21

一、门极模型 21

二、晶闸管的短基区宽度 22

2.6通态特性及功率损耗 23

一、正向传导模式 23

二、晶闸管的通态电压 23

三、晶闸管的功耗及热学设计 28

一、开通特性 31

2.7动态特性 31

二、di/dt耐量 34

三、dv/dt效应 37

四、关断过程 39

第三章 特殊型晶闸管 43

3.1双向晶闸管 43

一、双向晶闸管的基本结构及特性 43

二、触发方式及其原理 43

三、双向晶闸管的有关特性 45

3.2逆导晶闸管 45

一、逆导晶闸管的结构及特点 46

二、逆导晶闸管的工作原理及换流特性 47

三、改善换流特性的措施 47

3.3光控晶闸管 47

一、概述 47

二、光控晶闸管的工作原理 48

三、光触发灵敏度及光敏区结构 50

四、LTT的光源 54

3.4GTO 55

一、概述 55

二、GTO的工作原理 56

三、GTO的结构 60

3.5场控器件 61

一、场控晶闸管（FCT） 61

二、MOS栅晶闸管 62

参考文献 63

习题一 64

第二篇 半导体敏感器件 66

第四章 敏感器件概论 66

4.1传感器及其分类 66

一、半导体材料的敏感特性 69

4.2敏感器件材料 69

二、非晶硅半导体 70

三、金属氧化物半导体 72

四、传感器用光纤材料 73

4.3敏感器件的研究方向 74

第五章 半导体温敏器件 76

5.1温度传感器的发展 76

5.2半导体热敏电阻 77

一、氧化物半导体热敏电阻 77

二、锗、硅单晶热敏电阻 79

三、SiC热敏电阻 81

5.3pn结及晶体管温敏器件 81

一、pn结正向电压的温度特性 82

二、晶体管温度敏感器 82

三、Sicpn结温度敏感器件 83

5.4集成温度传感器 84

一、主要类型及感温原理 84

二、电压型集成温度传感器 84

三、电流型集成温度传感器 85

四、CMOS集成温度传感器 86

第六章 半导体力敏器件 87

6.1力学量和力敏器件 87

6.2半导体压阻效应 87

一、压阻效应 87

二、应变灵敏度 88

三、压阻系数 89

6.3电阻式硅膜片压力敏感器件 90

一、电桥原理 90

二、膜片形状及电阻配置 91

三、材料的导电类型及晶向 93

五、力敏电阻的设计 94

四、芯片尺寸 94

6.4压敏二极管及压敏晶体管 95

一、压敏二极管 95

二、压敏晶体管 96

三、压电场效应晶体管（PI-MOSFET） 96

四、J-FET力敏器件 96

6.5集成压力传感器 97

第七章 半导体磁敏器件 100

7.1霍尔器件 100

一、霍尔效应 100

二、霍尔器件的结构和工艺 102

三、参数与特性 103

四、霍尔器件的设计考虑 104

一、磁阻效应 105

7.2磁阻器件 105

二、设计与制作 106

7.3磁敏二极管 107

一、工作原理及结构尺寸 108

二、基本特性 109

7.4磁敏晶体管 110

一、长基区磁敏三极管 110

二、磁敏MOSFET 111

7.5磁敏集成电路 112

第八章 半导体离子敏感器件 114

8.1ISFET的特点与应用 114

8.2基本工作原理 114

8.3ISFET的设计和工艺 117

一、FET的设计特点 117

二、离子敏感膜的类型和制备 118

8.4ISFET的特性和参数 119

8.5生物膜敏感器件 122

8.6多功能集成ISFET 123

第九章 半导体湿敏器件 125

9.1湿度与湿敏器件 125

9.2湿敏器件的基本特性 126

9.3氧化物半导体湿敏器件 127

9.4氧化铝湿敏器件 130

一、Al2O3湿敏器件的结构和工艺 130

二、多孔Al2O3膜的感湿机理 131

三、湿敏特性 131

9.5MOS湿敏器件及集成化 132

第十章 半导体气敏器件 134

10.1气敏器件的类型和应用 134

一、敏感机理 136

10.2氧化物半导体气敏器件 136

二、特性及影响因素 137

10.3半导体气敏二极管 139

10.4MOSFET气敏器件及多功能 140

集成气敏器件 140

一、H2敏MOSFET 140

二、CO敏MOSFET 142

三、气敏器件的多功能化、集成化 143

参考文献 144

习题二 146

第三篇 半导体光子器件 148

第十一章 半导体太阳电池 148

11.1半导体太阳电池的光生伏特效应 149

一、光伏效应的两个基本条件 149

二、等效电路、伏安特性及输出特性 151

11.2太阳电池的光电转换效率 153

一、太阳辐射光谱AM0和AM1.5 153

二、太阳电池的理论效率 154

三、影响太阳电池效率的一些因素 155

11.3高效率太阳电池的发展 163

一、高效率硅太阳电池的发展 164

二、高效、长寿命砷化镓太阳电池 166

11.4低成本太阳电池 166

一、太阳电池级硅（SOG-Si） 167

二、多晶硅太阳电池 168

三、非晶硅太阳电池 168

第十二章 半导体光电探测器 171

12.1概述 171

一、结构、原理及参数 172

12.2光敏电阻 172

二、主要光敏电阻的分类、用途及特点 176

12.3光敏二极管 180

一、光敏二极管的特点 180

二、耗尽层光敏二极管 181

三、雪崩光敏二极管 185

12.4光伏控制器件 189

一、双极型光敏晶体管 189

二、光敏场效应晶体管 190

第十三章 CCD摄象传感器件 192

13.1概述 192

13.2CCD摄像器件的作用及工作方式 192

13.3工作的物理基础 193

一、光电转换——信息电荷“图象”产生 193

二、电荷存储 193

三、电荷转移、转移效率及频率响应 195

13.4分类、用途、结构及工作原理 199

一、分类与用途 199

二、帧传输CCD面型摄象器件的结构 199

三、工作过程 200

第十四章 发光二极管和半导体激光器 201

14.1pn结注入式场致发光原理 201

一、激发 202

二、复合 202

14.2发光二极管 205

一、可见光发光二极管 205

二、红外上转换发光管 208

三、红外发光二极管 209

14.3半导体激光器 210

一、半导体激光器特点及材料 210

二、半导体受激光发射 212

三、不同结构的半导体激光器 214

参考文献 216

习题三 218

第四篇 微波半导体器件 219

第十五章 变容二极管及阶跃二极管 222

15.1变容二极管基本工作原理 222

15.2变容二极管主要参数 224

15.3变容二极管结构和工艺 225

15.4调谐变容二极管 226

15.5阶跃恢复二极管 227

第十六章 pin二极管 229

16.1结构及工艺 229

16.2基本工作原理 230

16.3特性与参数 231

一、饱和漂移速度 234

第十七章 雪崩渡越时间二极管 234

17.1崩越二极管基本工作原理 234

二、负阻效应 235

三、崩越二极管振荡机理 235

17.2结构与工艺 237

17.3主要参数 239

17.4势越二极管和速越二极管 240

第十八章 肖特基势垒二极管 243

18.1肖特基势垒 243

18.2伏安特性 244

18.3等效电路和参数 246

18.4结构和工艺 247

第十九章 转移电子器件 250

19.1转移电子效应 250

19.2高场畴 252

19.3基本工作模式 254

19.4限累二极管 256

19.5结构、工艺及特性 257

第二十章 微波晶体管 259

20.1微波晶体管的S参量 259

20.2硅微波双极晶体管 261

20.3异质结微波双极晶体管 264

20.4砷化镓场效应微波晶体管 265

205高电子迁移率晶体管 269

一、基本工作原理 270

二、特性 272

三、结构和工艺 273

参考文献 275

习题四 275