前言 1
符号表 1
第一章 半导体物理基础 1
第一节 什么是半导体 1
一、晶体的结构 1
目录 1
二、半导体的特性 3
第二节 原子中电子的能级 5
一、量子化原理 5
二、分布几率与“测不准”关系 7
三、不相容原理 8
一、晶体中价电子的共有化运动 10
第三节 晶体中电子的能带 10
二、能带的形成 11
三、几种能带实例 13
第四节 本征半导体的导电机构——电子与空穴 15
一、导带电子能够导电 15
二、满带电子不能导电 16
三、本征半导体的导电机构 16
第五节 电子与空穴的统计分布规律 20
一、半导体的热平衡状态 20
二、能级密度 21
三、统计分布规律 23
四、导带电子浓度n和满带空穴浓度p 24
五、几个结论 27
第六节 杂质半导体 29
一、N型半导体和P型半导体 30
二、杂质对半导体导电能力的影响 31
三、室温下杂质半导体的载流子浓度 33
四、杂质半导体中载流子浓度随温度的变化 35
五、杂质的补偿 36
第七节 非平衡载流子及其寿命 39
一、非平衡载流子的注入 39
二、非平衡载流子的寿命 40
三、复合中心 41
第八节 载流子的漂移运动 46
一、载流子的热运动和散射 47
二、迁移率μ 48
三、半导体漂移电流公式 52
四、电阻率ρ 53
第九节 载流子的扩散运动 56
一、扩散流和扩散方程 57
二、稳态扩散方程的解 57
三、扩散系数和扩散长度 59
第十节 半导体表面 62
一、表面能级和二氧化硅-硅系统中的表面态 62
二、表面能带弯曲和表面反型层 65
三、表面复合 66
四、表面处理 67
一、P-N结伏安特性的测量 71
第一节 P-N结的整流特性 71
第二章 P-N结 71
二、P-N结的能带和势垒 72
三、P-N结整流特性的定性解释 75
四、P-N结整流特性的定量分析 77
第二节 P-N结正向电流的讨论 81
一、正向电流与杂质浓度的关系 81
二、正向电流与扩散长度的关系 82
三、半导体禁带宽度对正向电流的影响 83
四、正向电流的温度效应 83
五、硅P-N结正向小电流特性 83
六、硅P-N结正向大电流特性 85
一、硅p-N结反向电流随外加电压的变化 86
第三节 P-N结反向电流的讨论 86
二、反向电流随温度的变化 88
三、反向电流大是什么原因 89
第四节 P-N结势垒区的电荷、电场和宽度 90
一、突变结中的电荷、电场和势垒宽度 91
二、线性缓变结中的电荷、电场和势垒宽度 94
第五节 P-N结击穿 97
一、两种击穿机构——隧道与雪崩 97
二、P-N结的击穿电压与那些因素有关 100
三、几种不正常的击穿特性 105
第六节 P-N结电容 107
一、势垒电容CT 108
二、扩散电容CD 110
一、金属与半导体接触的表面势垒 116
第七节 金属-半导体接触及欧姆电极 116
二、金属与半导体接触的整流效应 117
三、欧姆接触 120
第八节 半导体二极管设计举例——高压整流二极管 122
一、参数分析 122
二、设计考虑 124
三、设计计算 126
四、制造工艺 127
第三章 晶体管放大原理 131
第一节 晶体管的基本结构 131
一、合金管 132
二、合金扩散管 132
三、台面晶体管 133
四、平面晶体管 134
第二节 晶体管的放大机理 135
一、晶体管的放大线路 135
二、晶体管中的载流子运动情况 136
三、晶体管的放大作用 137
第三节 晶体管的特性曲线和等效电路 139
一、晶体管的三种接法 139
二、晶体管的特性曲线 140
三、晶体管等效电路 144
第四节 共基极直流电流放大系数 146
一、共基极电流放大系数的定义 146
二、均匀基区晶体管的共基极电流放大系数α 148
一、共发射极电流放大系数β的定义 153
第五节 共发射极直流电流放大系数 153
二、均匀基区晶体管的β 154
三、缓变基区晶体管的共发射极电流放大系数β 156
第六节 晶体管的反向漏电流和击穿电压 160
一、晶体管的反向漏电流Iabc、Icbc、Icec 160
二、晶体管最高工作电压 161
第七节 共发射极输出特性曲线讨论 166
第四章 晶体管极限参数和低频大功率晶体管 173
第一节 晶体管集电极最大电流Icm 173
一、晶体管电流放大系数在大电流时的下降 173
二、金属电极薄膜和引线导电能力的影响 179
一、最高结温Tjm和环境温度Tα 181
第二节 晶体管最高结温Tjm、最大耗散功率Pcm和热阻RT 181
二、最大耗散功率Pcm 182
三、热阻RT 182
第三节 大功率晶体管的二次击穿 186
一、二次击穿现象 186
二、功率晶体管的安全工作区 187
三、二次击穿的机构 188
四、改善二次击穿性能的方法 192
第四节 低频大功率晶体管设计与制造 195
一、低频大功率晶体管设计 195
二、低频大功率晶体管制造工艺 201
第五章 晶体管高频参数和高频小功率晶体管设计 205
第一节 电流放大系数随频率升高而下降 205
一、发射结延迟时间常数τe 206
二、基区渡越时间常数τb 208
三、集电结势垒区渡越时间常数τd 212
四、集电结延迟时间常数τc 213
第二节 共基极截止频率fα和共发射极截止频率fβ 215
一、fα的公式 215
二、α复平面表示法 216
三、fα的公式 217
四、为什么fα比fβ高得多？ 218
第三节特征频率fT 220
一、fT公式与提高fT的途径 220
二、｜β｜的6分贝／倍频下降率讨论 221
三、fT与晶体管工作点的关系 222
一、什么是噪声 223
第四节 噪声系数NF 223
二、噪声系数NF的定义 224
三、晶体管产生噪声的机构 225
四、晶体管噪声频谱和高频噪声公式 227
第五节 高频小功率晶体管设计 230
一、高频小功率晶体管结构的基本特点 230
二、高频小功率晶体管设计举例 233
一、二极管的开关作用 233
第六节 高频小功率晶体管制造工艺 241
一、高频小功率晶体管制造工艺 241
二、几种新工艺 247
第六章 晶体管的高频优值和高频大功率晶体管设计 251
第一节 晶体管的高频功率增益与高频优值 251
一、晶体管功率增益随频率升高而下降的原因 252
二、高频功率增益Kp 252
三、高频优值与最高振荡频率 254
四、发射极引线电感对高频优值的影响 255
第二节 晶体管高频参数与极限参数之间的矛盾 256
第三节 高频大功率晶体管的四种图形结构 262
第四节 高频大功率晶体管设计实例 267
一、设计程序 267
二、设计实例 268
三、纵向结构参数估算 271
四、横向结构参数估算 273
五、参数验算 275
第五节 管壳与寄生元件 278
第七章 晶体管的开关参数与开关晶体管 283
第一节 二极管的开关特性 283
二、静态特性分析 284
三、动态特性分析 285
四、提高二极管开关速度的途径 288
第二节 晶体三极管的开关特性 289
一、晶体管的开关作用 289
二、静态特性分析——饱和与截止 290
三、饱和压降与正向压降 292
四、动态特性分析 294
五、开关时间 297
六、提高晶体管开关速度的途径 301
一、开关晶体管设计的特色 302
第三节 开关晶体管设计实例 302
二、中功率开关管主要参数指标及设计方案 303
三、主要参数验算 305
第八章 MOS场效应晶体管 308
第一节 场效应晶体管概况 308
第二节 MOS场效应管原理 310
一、MOS场效应管的特性曲线 310
二、输出特性曲线的三个区域 312
三、漏源电流公式 314
第三节 表面电荷和测定表面电荷的C-V方法 316
一、表面电荷与表面势 317
二、外加电压与表面势 319
三、测定表面电荷密度的MOS电容C-V方法 320
第四节 MOS场效应管参数 326
一、MOS场效应管的基本参数 327
二、MOS场效应管的极限参数 329
三、MOS场效应管的频率参数 330
第五节 MOS场效应管设计制造 332
一、设计考虑 333
二、结构数据和参数验算 334
三、MOS场效应管制造工艺 336
附录A 常用常数及单位换算表 338
附录B 硅的主要物理性质 338
附录C 平面管扩散杂质分布 339
附录D 扩散层的表面浓度Ns、薄层电阻Rs和结深xj之间的关系 342
附录E 基区电阻 357