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目 录 1

第一章 器件分析的物理基础 1

§1电子与空穴浓度的表示 1

§1.1电子和空穴浓度 1

§1.2 np积 2

§1.3电中性方程 4

§1.4重掺杂区的禁带收缩（变窄）效应 7

§2载流子输运过程的描述 10

§2.1 电场、电势及能带的电势表示 10

§2.2漂移运动和迁移率 13

§2.3扩散运动 19

§2.4电流密度方程 20

§3非平衡条件下的载流子 21

§3.1注入（或抽出） 22

§3.2载流子空间电荷中和 24

§3.3平衡的恢复过程 25

§3.4连续性方程和电流的转换 34

§4复合过程的动力学 35

§4.1浮复合速率 35

§4.2低注入下少子的寿命 38

§4.3表面复合速度 39

§5复合产生中心 41

§6分析p-n结时的基本假设 45

§7 p—n结电流机构和特征 49

§7.1 p—n结电流的物理本质 49

§7.2结边界处的载流子浓度 53

§7.3势垒区的复合电流 57

§7.4 p—n结的正向I—V特征 58

§7.5 p—n结的反向电流 60

§8内建电场 63

§9空间电荷限制效应及电子三极管的不饱和特性 68

§10 n+—n高低结的反射特性和复合速度 72

§10.1非平衡少子浓度分布 73

§10.2 α的物理意义 79

§10.3 α与器件结构、材料及制造参数的关系 83

第二章 电力半导体器件的物理问题 88

§1高电平注入条件下的电流传输 88

§2高电平注入条件下的载流子寿命 92

§2.1俄歇复合寿命 92

§2.2一阶复合寿命随注入电平的变化 95

§3单一载流子的注入问题 99

§4空间电荷效应限制的载流子双注入问题 104

§5体复合限制的双注入问题 108

§6寿命不等时的双注入情况 114

§7晶闸管通态压降的理论分析 121

§7.1模型与假设 121

§7.2 p—n结两侧边界载流子浓度间的关系 123

§7.3不同注入电平下的边界载流子浓度比？ 126

§7.4高低结po？—p对应的边界载流子浓度和浓度比ψo 129

§7.5正向状态下结构的载流子浓度分布 130

§7.6不同注入电平对应的电流密度 134

§7.7通态压降VF的求算 135

§8.1载流子分布 146

§8 p+—sn—n+结构的正向特性 146

§8.2 正向特性和通态压降 150

§8.3影响正向特性的诸因素 156

§9 p—i(sn)—n结构的反向恢复特性 159

§9.1基本的物理描述 160

§9.2反向恢复过程的定量分析 166

§9.3中间区轻掺杂的影响以及扩散结的情况 178

§10电力器件的耐压容量 179

§10.1平行平面结的雪崩击穿电压 180

§10.2 p—i—n结的击穿电压 182

§10.3穿通结的击穿电压 182

§10.4基极开路晶体管的击穿电压 184

§10.5晶闸管的阻断电压 186

§11电力器件的边缘造形 188

§11.1耗尽层弯曲 189

§11.2边缘造形 190

§12平面扩散结耐压的改善 199

§12.1平面扩散结的击穿 199

§12.2平面扩散结击穿电压的改善 203

第三章 结栅场效应晶体管（JFET）理论 211

§1引言 211

§2.1偏置条件下导电沟道的情况 215

§2基本的器件物理 215

§2.2电流传导的特点 217

§3长沟道JFET作用理论—缓变沟道近似（GCA）理论 220

§3.1基本假设 221

§3.2基本电流方程 224

§3.3器件的两个重要参数 229

§4短沟道JFET理论—载流子速度饱和理论 232

§4.1基本的器件物理 232

§4.2物理过程的特点 238

§4.3电流—电压（I—V）特性 239

§4.4跨导 248

§4.5微分漏电导gd 252

§5 JFET电流饱和机制的各种理论模型讨论 255

§5.1概论—理论发展过程的回顾 255

§5.2基本控制方程和缓变沟道近似（GCA） 258

§5.3饱和模型 261

§5.4数值计算结果 265

§6 JFET沟道电势、电场和载流子分布的实验测量 274

第四章 静电感应晶体管（SIT）作用理论 283

§1概论 284

§1.1结构和制造特点 284

§1.2 SIT的I—V特性 285

§1.3几何模型 287

§2基本的器件物理 288

§2.1纵向结构（n+—n-—n+） 288

§2.2横向结构 291

§2.3沟道内的电场 292

§2.4沟道势垒 297

§2.5载流子越过势垒 302

§3 SIT作用理论（Ⅰ）－阻断态和小电流分析 303

§3.1分析模型 303

§3.2势函数φ(x,y) 306

§3.3势垒高度 311

§3.4参数η*和μ* 316

§3.5本征正向阻断增益G* 318

§3.6结构的电场 320

§3.7解析解和数值解的比较 322

§3.8非本征区的影响 323

§3.9电流方程 326

§4 SIT作用理论（Ⅰ）－中、大电流分析；类三极管运用 327

§4.1基本的器件物理 327

§4.2类三极管范围的极限电流 330

§4.3中、大电流的理论分析 331

§4.4源串联电阻的影响 337

§5场控器件I—V特性的转变问题 340

§6 I—V特性的空间电荷限制电流机制 354

§6.1问题的提出 354

§6.2类三极管I—V特性 355

§6.3空间电荷限制电流出现的条件 356

§6.4基本的器件物理 358

§6.5控制方程 359

§6.6各种半导体结构的SCLC 361

第五章 双极模式静电感应晶体管（BSIT）作用理论 374

§1.1 I—V特性 376

§1 BSIT的单极作用机制 376

§1.2单极模式的势函数 378

§1.3单极模式的电流分析 383

§2 BSIT单极作用机制向双极模式的转变 388

§2.1机制的转变 388

§2.2双极作用机制 391

§3双极模式的区域近似理论 394

§3.1结构模型和方法要点 394

§3.2源－漏结构的分析（纵向） 396

§3.3源－栅结构的分析（横向） 404

§4.1各区的电压 408

§4双极模式下的输出特性和基本参数 408

§4.2I—V特性不同点对应的少子分布和电场分布的特点 409

§4.3饱和区的输出特性和饱和压降 409

§4.4有源区的输出特性 413

§4.5电流增益hFs 415

§5关于一级近似理论的进一步分析 418

§5.1基本的器件物理 418

§5.2输出特性曲线及其影响因素 424

§6关于BSIT的若干实验结果及影响电性能的诸因素分析 431

§6.1阻断电压V阻 431

§6.2直流电流增益hFs 432

§6.3影响其他电性能的诸因素 436

§7 BSIT的数值分析结果 441

§7.1结果 441

§7.2对数值分析结果的讨论 445

第六章 静电感应晶闸管（SITH）作用原理 449

§1I—V特性和作用的物理机制 449

§1.1结构和I—V特性 450

§ 1.2作用的物理机制 452

§2沟道电势的分析 455

§2.1沟道电势 455

§2.2数值分析 464

§3正向压降VF 474

§4正向阻断电压 480

§5正向阻断增益 484

§5.1 阻断增益与器件结构尺寸和制造参数的关系 485

§5.2阻断增益与偏压及电流的关系 490

§6动态特性 494

§6.1关断特性和关断时间toff 494

§ 6.2 SITH的di/dt容量 498

§6.3 SITH的dv/dt容量 501

§7温度性能 506

参考文献 517