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出版说明 1

前言 1

第1章 半导体特性 1

1.1 半导体的晶体结构 1

1.1.1 晶体的结构 1

1.1.2 晶体的各向异性 4

1.2 半导体的电性能 4

1.3.1 电子的共有化运动 5

1.3 半导体中的电子状态和能带 5

1.2.4 其他因素和半导体 5

1.2.3 光照和半导体 5

1.2.2 杂质和半导体 5

1.2.1 温度和半导体 5

1.3.2 电子状态和能带 6

1.4 半导体中的杂质和缺陷 8

1.4.1 半导体中的杂质和杂质能级 8

1.4.2 半导体中的缺陷和缺陷能级 12

1.5 载流子的运动 13

1.5.1 载流子浓度与费米能级位置的关系 14

1.5.2 本征半导体的载流子浓度 17

1.5.3 杂质半导体的载流子浓度 18

1.5.4 载流子的漂移运动 19

1.5.5 载流子的扩散运动 21

1.6 非平衡载流子 24

1.6.1 非平衡载流子的产生和复合 24

1.6.2 非平衡载流子的寿命 26

1.6.3 复合理论 27

1.7 习题 29

第2章 P-N结 31

2.1 P-N结及其能带图 31

2.1.1 P-N结的形成和杂质分布 31

2.1.2 P-N结的能带图 33

2.1.3 P-N结的载流子分布 34

2.2 平衡P-N结 36

2.2.1 空间电荷区和接触电势差 36

2.2.2 空间电荷区的电场和电位分布 37

2.3 P-N结直流特性 39

2.3.1 非平衡状态的P-N结 39

2.3.2 P-N结伏安特性 42

2.3.3 影响P-N结电流电压特性偏离理想方程的各种因素 45

2.4 P-N结电容 47

2.4.1 P-N结电容的形成 47

2.4.2 突变结的势垒电容 48

2.4.4 扩散电容 49

2.4.3 线性缓变结的势垒电容 49

2.5 P-N结击穿 50

2.5.1 雪崩击穿 51

2.5.2 隧道击穿 51

2.5.3 热电击穿 51

2.5.4 雪崩击穿电压VB的计算 52

2.5.5 影响雪崩击穿电压的因素 53

2.6 习题 55

3.1 概述 56

3.1.1 晶体管的基本结构及杂质分布 56

第3章 晶体管的直流特性 56

3.1.2 晶体管中载流子浓度分布及传输 58

3.1.3 晶体管的直流电流放大系数 59

3.1.4 晶体管的特性曲线 62

3.2 平面晶体管的电流放大系数及影响电流放大系数的因素 64

3.2.1 平面晶体管的自建电场 64

3.2.2 平面晶体管电流放大系数 65

3.3 晶体管的反向电流 67

3.3.1 ICBO 67

3.3.2 IEBO 67

3.4 晶体管的击穿电压 68

3.4.1 BVEBO和BVCBO 68

3.3.3 ICEO 68

3.4.2 BVCEO 69

3.5 晶体管的基极电阻 69

3.5.1 梳状晶体管的基极电阻 70

3.5.2 圆形晶体管的基极电阻 72

3.6 习题 72

第4章 晶体管的频率特性与功率特性 74

4.1 晶体管的频率特性 74

4.1.1 晶体管的截止频率、特征频率和最高振荡频率 74

4.1.2 共基极短路电流放大系数与频率的关系 75

4.1.3 共发射极短路电流放大系数及其截止频率 78

4.1.4 晶体管的特征频率fT 79

4.1.5 提高特征频率的途径 80

4.2 高频等效电路 80

4.3 高频功率增益和最高振荡频率 82

4.3.1 高频功率增益 82

4.3.2 最佳功率增益GPm 83

4.3.3 最高振荡频率和高频优值 84

4.3.4 功率增益随工作点的变化及提高功率增益的途径 85

4.4 晶体管的大电流特性 86

4.4.1 集电极最大电流 86

4.4.2 大电流工作时产生的3个效应 86

4.5 晶体管的最大耗散功率PCm和热阻RT 93

4.6.1 晶体管的二次击穿 94

4.6 功率晶体管的二次击穿和安全工作区 94

4.6.2 晶体管的安全工作区（SOA） 95

4.7 高频大功率晶体管的图形结构 95

4.8 习题 97

第5章 晶体管的开关特性 98

5.1 二极管的开关作用和反向恢复时间 98

5.1.1 二极管的开关作用 98

5.1.2 二极管的反向恢复时间 99

5.2 开关晶体管的静态特性 100

5.2.1 晶体管的开关作用 100

5.2.2 开关晶体管的工作状态 100

5.3.1 晶体管的工作区与开关原理 103

5.3 晶体管开关的动态特性 103

5.3.2 晶体管开关过程的动态分析 104

5.4 习题 106

第6章 双极型晶体管的设计 107

6.1 概述 107

6.2 高频大功率晶体管的设计 108

6.2.1 根据使用要求确定主要参数及其指标 108

6.2.2 纵向结构参数的确定 109

6.2.3 横向结构参数的确定 111

6.2.4 主要电学参数的验算 113

6.3 习题 114

7.1.1 清洁表面和真实表面 115

第7章 半导体表面特性及MOS电容 115

7.1 半导体表面和界面结构 115

7.1.2 硅-二氧化硅界面的结构 116

7.2 表面势 118

7.2.1 空间电荷区和表面势 118

7.2.2 表面的积累、耗尽和反型 120

7.3 MOS结构的电容-电压特性 122

7.3.1 理想MOS的C-V特性 . 122

7.3.2 实际MOS的C-V特性曲线 123

7.4 MOS结构的阈值电压 125

7.4.1 理想MOS结构的阈值电压 125

7.4.2 实际MOS结构的阈值电压 126

7.5 习题 127

第8章 MOS场效应晶体管的基本特性 128

8.1 MOSFET的结构和分类 129

8.1.1 MOSFET的结构 129

8.1.2 MOSFET的4种类型 129

8.1.3 MOSFET的特征 131

8.2 MOSFET的特性曲线 132

8.2.1 MOSFET的输出特性曲线 132

8.2.2 MOSFET的转移特性曲线 134

8.3.1 N沟道MOSFET的阈值电压 135

8.3 MOSFET的阈值电压 135

8.3.2 P沟道MOSFET的阈值电压 136

8.4 MOSFET的伏安特性 136

8.4.1 线性工作区的伏安特性 137

8.4.2 饱和工作区的伏安特性 137

8.4.3 击穿区 137

8.5 MOSFET的频率特性 138

8.5.1 跨导gm 138

8.5.2 MOSFET最高振荡频率fM 139

8.6 MOSFET的开关特性 139

8.6.1 MOS倒相器的定性描述 139

8.6.2 MOSFET的开关特性 141

8.7 阈值电压VT的控制和调整 142

8.8 习题 142

第9章 MOS功率场效应晶体管 144

9.1 用作功率放大和开关的MOS功率场效应晶体管 144

9.1.1 用作功率放大的MOS功率场效应晶体管 144

9.1.2 用作开关的MOS功率场效应晶体管 145

9.2 MOS功率场效应晶体管的结构 145

9.2.1 二维横向结构 145

9.2.2 三维结构 146

9.4 DMOS晶体管的二次击穿 148

9.3.2 穿通电压 148

9.3.1 雪崩击穿 148

9.3 DMOS晶体管的击穿电压 148

9.5 温度对MOS晶体管特性的影响 149

9.5.1 温度对载流子迁移率的影响 149

9.5.2 温度对阈值电压的影响 149

9.5.3 温度对漏-源电流、跨导及导通电阻的影响 149

9.6 习题 150

第10章 小尺寸MOS器件的特点 151

10.1 非均匀掺杂对阈值电压的影响 151

10.1.1 阶梯函数分布近似 151

10.1.2 高斯分布情况 152

10.2 MOSFET的小尺寸效应 153

10.2.1 MOSFET的短沟道效应 153

10.2.2 MOSFET的窄沟道效应 154

10.2.3 MOSFET按比例缩小规则 154

10.2.4 热电子效应 155

10.3 习题 157

附录 158

附录A 扩散结电容和势垒宽度的计算曲线 158

附录B 硅扩散层表面杂质浓度与扩散层平均电导率的关系曲线 162

参考文献 179