微电子器件基础 第2版PDF电子书下载

第1章p-n结二极管 1

1.1 p-n结的形成及平衡状态 1

1.1.1 p-n结的形成与空间电荷区 1

1.1.2平衡p-n结的能带图与势垒高度 4

1.2 p-n结的直流特性 8

1.2.1正向p-n结 8

1.2.2反向p-n结 20

1.2.3温度对p-n结电流和电压的影响 24

1.3 p-n结空间电荷区和势垒电容 25

1.3.1 p-n结空间电荷区的电场和电位分布 26

1.3.2 p-n结势垒电容 31

1.4 p-n结的小信号交流特性 38

1.4.1 p-n结小信号交流电流电压方程 38

1.4.2 p-n结的小信号交流导纳 40

1.4.3 p-n结扩散电容 40

1.5 p-n结的击穿特性 41

1.5.1 p-n结击穿机理 41

1.5.2雪崩击穿条件 43

1.5.3雪崩击穿电压及其影响因素 46

1.5.4击穿现象的应用——稳压二极管 53

1.6 p-n结二极管的开关特性 54

1.7 p-n结二极管的其他类型 59

1.7.1反向电阻阶跃恢复二极管 59

1.7.2超高频二极管 60

1.7.3钳位二极管 63

1.7.4噪声二极管 64

1.7.5雪崩渡越二极管 64

1.7.6隧道二极管 66

1.7.7反向二极管 67

思考与练习 68

第2章 双极型晶体管的直流特性 70

2.1晶体管的基本结构和杂质分布 70

2.1.1晶体管的基本结构 70

2.1.2杂质分布 70

2.2晶体管的放大机理 72

2.2.1晶体管的能带图及少子分布 72

2.2.2晶体管中的电流传输过程及放大作用 73

2.3晶体管的直流I-V特性及电流增益 76

2.3.1均匀基区晶体管（以npn管为例） 76

2.3.2缓变基区晶体管（以npn管为例） 82

2.3.3影响电流放大系数的其他因素 90

2.4晶体管的反向电流及击穿电压 93

2.4.1晶体管的反向电流 93

2.4.2晶体管的击穿电压 95

2.5双极型晶体管的直流特性曲线 98

2.5.1共基极直流特性曲线 99

2.5.2共发射极直流特性曲线 99

2.6基极电阻 100

2.6.1概述 100

2.6.2梳状结构晶体管的基极电阻 101

2.7埃伯尔斯-莫尔（Ebers-Moll）模型 103

思考与练习 105

第3章 双极型晶体管的频率特性 108

3.1晶体管交流电流放大系数与频率参数 108

3.2晶体管交流特性的理论分析 109

3.2.1均匀基区晶体管交流特性分析 110

3.2.2缓变基区晶体管交流特性分析 114

3.3晶体管的高频参数及等效电路 114

3.3.1晶体管高频Y参数及其等效电路 115

3.3.2晶体管高频h参数及等效电路 120

3.4高频下晶体管中载流子的输运及中间参数 123

3.4.1发射效率及发射结延迟时间 123

3.4.2基区输运系数及基区渡越时间 125

3.4.3集电结势垒输运系数及渡越时间 129

3.4.4集电区倍增因子与集电极延迟时间 131

3.5晶体管电流放大系数的频率关系 133

3.5.1共基极电流放大系数及其截止频率 133

3.5.2共发射极电流放大系数及其截止频率 134

3.5.3 影响fT的因素和提高fT的途径 137

3.6晶体管的高频功率增益和最高振荡频率 138

3.6.1最佳高频功率增益 138

3.6.2高频优值和最高振荡频率 140

3.6.3提高功率增益或最高振荡频率的途径 141

3.7工作条件对晶体管fT、Kpm的影响 141

3.7.1工作点对fT的影响 141

3.7.2工作点对Kpm的影响 142

思考与练习 143

第4章 双极型晶体管的功率特性 144

4.1集电极最大允许工作电流IcM 144

4.2基区大注入效应对电流放大系数的影响 144

4.2.1基区大注入下的电流（以npn管为例） 145

4.2.2基区电导调制效应 147

4.2.3基区大注入对电流放大系数的影响 148

4.3有效基区扩展效应 149

4.3.1均匀基区晶体管的有效基区扩展效应 149

4.3.2缓变基区晶体管的有效基区扩展效应 151

4.4发射极电流集边效应 154

4.5晶体管最大耗散功率PCM 159

4.6二次击穿和安全工作区 163

思考与练习 171

第5章 双极型晶体管的开关特性 172

5.1开关晶体管的静态特性 172

5.2晶体管的开关过程和开关时间 175

5.3开关晶体管的正向压降和饱和压降 190

思考与练习 193

第6章 结型栅场效应晶体管 194

6.1 JFET基本结构和工作原理 194

6.2 JFET的直流特性与低频小信号参数 198

6.2.1肖克莱理论和JFET的直流特性 198

6.2.2 JFET的直流参数 201

6.2.3 JFET的交流小信号参数 203

6.2.4任意沟道杂质浓度分布的JFET 204

6.2.5四极管特性 205

6.2.6高场迁移率的影响 206

6.2.7关于沟道卡断和速度饱和的讨论 209

6.2.8串联电阻的影响 210

6.2.9温度对直流特性的影响 211

6.3 JFET的交流特性 213

6.3.1交流小信号等效电路 213

6.3.2 JFET和MESFET中的电容 214

6.3.3 JFET和MESFET的频率参数 215

6.4 JFET的功率特性 217

6.5 JFET和MESFET结构举例 219

6.5.1 MESFET的结构 219

6.5.2 JFET的结构 222

6.5.3 V形槽硅功率JFET 223

思考与练习 224

第7章MOS场效应晶体管 225

7.1基本结构和工作原理 225

7.1.1 MOSFET的基本结构 225

7.1.2 MOSFET的基本工作原理 225

7.1.3 MOSFET的基本类型 227

7.2 MOSFET的阈值电压 228

7.2.1 MOSFET阈值电压表达式 228

7.2.2影响MOSFET阈值电压的因素 231

7.2.3关于强反型状态 237

7.3 MOSFET的I-V特性和直流特性曲线 238

7.3.1 MOSFET的电流-电压特性 239

7.3.2弱反型（亚阈值）区的伏安特性 242

7.3.3 MOSFET的特性曲线 243

7.3.4 MOSFET的直流参数 244

7.4 MOSFET的频率特性 245

7.4.1 MOSFET的交流小信号参数 245

7.4.2 MOSFET的交流小信号等效电路 249

7.4.3 MOSFET的频率特性 251

7.5 MOSFET的功率特性和功率MOSFET的结构 253

7.5.1 MOSFET的功率特性 254

7.5.2功率MOSFET结构 255

7.5.3功率MOSFET的导通电阻 257

7.6 MOSFET的开关特性 259

7.6.1 MOSFET的本征延迟 259

7.6.2 MOSFET的非本征延迟 260

7.6.3 NMOS倒相器的延迟时间 261

7.7 MOSFET的击穿特性 264

7.8 MOSFET的温度特性 269

7.9 MOSFET的短沟道和窄沟道效应 271

7.9.1阈值电压的变化 271

7.9.2漏极特性和跨导的变化 273

7.9.3弱反型区亚阈值漏极电流的变化 275

7.9.4长沟道器件的最小沟道长度限制 276

7.9.5短沟道高性能器件结构举例 277

思考与练习 279

第8章 晶体管的噪声特性 281

8.1晶体管的噪声和噪声系数 281

8.2晶体管的噪声源 282

8.3 P-n结二极管的噪声 285

8.4双极型晶体管的噪声特性 286

8.5 JFET和MESFET的噪声特性 287

8.6 MOSFET的噪声特性 288

思考与练习 290

第9章 其他类型的微电子器件 292

9.1晶闸管 292

9.1.1二极晶闸管 292

9.1.2三极晶闸管 296

9.1.3反向导通晶闸管 297

9.1.4双向晶闸管 298

9.2异质结双极晶体管 299

9.3静电感应晶体管 302

9.4绝缘栅双极晶体管（IGBT ） 306

9.5单结晶体管 308

9.6双极反型沟道场效应晶体管（BICFET） 310

9.7穿通型晶体管 310

9.7.1可透基区晶体管 310

9.7.2穿通型场效应晶体管 311

9.7.3空间电荷限制三极管 311

附录Ⅰ常温下主要半导体的物理性质 313

附录Ⅱ常用介质膜的物理参数 315

附录Ⅲ 常用物理常数表 317

附录ⅣV硅电阻率与杂质浓度的关系（300K） 318

附录Ⅴ硅中迁移率与杂质浓度的关系 319

附录Ⅵ扩散结势垒电容和势垒宽度关系曲线 320

附录Ⅶ硅中扩散层平均电导与表面浓度、结深关系 328

附录Ⅷ半导体分立器件型号命名法 332

参考文献 336