基本信息

书名：半导体物理与器件

定价：89元

作者：(美)尼曼

出版社：电子工业出版社

出版日期：2011-10-01

ISBN：9787121146985

字数：1204000

页码：748

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.001kg

编辑推荐

本书是微电子技术领域的基础教程。全书涵盖了量子力学、固体物理、半导体材料物理及半导体器件物理等内容，共分为三部分，十五章。部分是半导体材料属性，包括固体晶格结构、量子力学、固体量子理论、平衡态半导体、输运现象、半导体中的非平衡过剩载流子；第二部分是半导体器件基础，主要讨论pn结、pn结二极管、金属半导体和半导体异质结、金属-氧化物-半导体场效应晶体管、双极晶体管、结型场效应晶体管；第三部分是专业半导体器件，主要介绍光器件、半导体微波和功率器件等。书中既讲述了半导体基础知识，也分析讨论了小尺寸器件物理问题，具有的深度和广度。全书内容丰富、概念清楚、讲解深入浅出、理论分析透彻。另外，全书各章难点之后均列有例题、自测题，每章末尾均安排有复习要点、重要术语解释及知识点。全书各章末列有习题和参考文献，书后附有部分习题的答案。

内容提要

本书是微电子技术领域的基础教程。全书涵盖了量子力学、固体物理、半导体材料物理及半导体器件物理等内容，共三部分（合计15章）。部分是基础物理，包括固体晶格结构、量子力学和固体物理；第二部分是半导体材料物理，主要讨论平衡态和非平衡态半导体以及载流子输运现象；第三部分是半导体器件物理，主要讨论同质pn结、金属半导体接触、异质结以及双极晶体管、MOS场效应晶体管、结型场效应晶体管等。后论述光子器件和功率半导体器件。书中既讲述了半导体基础知识，也分析讨论了小尺寸器件物理问题，具有的深度和广度。

目录

目录
部分半导体材料属性
章固体晶格结构
1.0预习
1.1半导体材料
1.2固体类型
1.3空间晶格
1.3.1原胞和晶胞
1.3.2基本的晶体结构
1.3.3晶面和密勒指数
1.3.4晶向
1.4金刚石结构
1.5原子价键
1.6固体中的缺陷和杂质
1.6.1固体中的缺陷
1.6.2固体中的杂志
1.7半导体材料的生长
1.7.1在熔融体中生长
1.7.2外延生长
1.8小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第2章量子力学初步
2.0预习
2.1量子力学的基本原理
2.1.1能量量子化
2.1.2波粒二相性
2.1.3不确定原理
2.2薛定谔波动方程
2.2.1波动方程
2.2.2波函数的物理意义
2.2.3边界条件
2.3薛定谔波动方程的应用
2.3.1自由空间中的电子
2.3.2无限深势阱
2.3.3阶跃势函数
2.3.4势垒和隧道效应
2.4原子波动理论的延伸
2.4.1单电子原子
2.4.2周期表
2.5小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第3章固体量子理论初步
3.0预习
3.1允带与禁带
3.1.1能带的形成
3.1.2克龙尼克-潘纳模型
3.1.3k空间能带图
3.2固体中电的传导
3.2.1能带和键模型
3.2.2漂移电流
3.2.3电子的有效质量
3.2.4空穴的概念
3.2.5金属、绝缘体和半导体
3.3三维扩展
3.3.1硅和砷化镓的k空间能带图
3.3.2有效质量的补充概念
3.4状态密度函数
3.4.1数学推导
3.4.2扩展到半导体
3.5统计力学
3.5.1统计规律
3.5.2费米-狄拉克概率函数
3.5.3分布函数和费米能级
3.6小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第4章平衡半导体
4.0预习
4.1半导体中的载流子
4.1.1电子和空穴的平衡分布
4.1.2n0方程和p0方程
4.1.3本征载流子浓度
4.1.4本征费米能级位置
4.2掺杂原子与能级
4.2.1定性描述
4.2.2电离能
4.2.3III-V族半导体
4.3非本征半导体
4.3.1电子和空穴的平衡状态分布
4.3.2n0和p0的乘积
4.3.3费米-狄拉克积分
4.3.4简并与非简并半导体
4.4施主和受主的统计学分布
4.4.1概率函数
4.4.2完全电离与束缚态
4.5电中性状态
4.5.1补偿半导体
4.5.2平衡电子和空穴浓度
4.6费米能级的位置
4.6.1数学推导
4.6.2EF随掺杂浓度和温度的变化
4.6.3费米能级的应用
4.7小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第5章载流子输运现象
5.0预习
5.1载流子的漂移运动
5.1.1漂移电流密度
5.1.2迁移率
5.1.3电导率
5.1.4饱和速度
5.2载流子扩散
5.2.1扩散电流密度
5.2.2总电流密度
5.3杂质梯度分布
5.3.1感生电场
5.3.2爱因关系
5.4霍尔效应
5.5小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第6章半导体中的非平衡过剩载流子
6.0预习
6.1载流子的产生与复合
6.1.1平衡态半导体
6.1.2过剩载流子的产生与复合
6.2过剩载流子的性质
6.2.1连续性方程
6.2.2与时间有关的扩散方程
6.3双极输运
6.3.1双极输运方程的推导
6.3.2掺杂及小注入的约束条件
6.3.3双极输运方程的应用
6.3.4介电弛豫时间常数
6.3.5海恩斯-肖克莱实验
6.4准费米能级
6.5过剩载流子的寿命
6.5.1肖克莱-里德-霍尔复合理论
6.5.2非本征掺杂和小注入的约束条件
6.6表面效应
6.6.1表面态
6.6.2表面复合速度
6.7小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第二部分半导体器件基础
第7章pn结
7.0预习
7.1pn结的基本结构
7.2零偏
7.2.1内建电势差
7.2.2电场强度
7.2.3空间电荷区宽度
7.3反偏
7.3.1空间电荷区宽度与电场
7.3.2势垒电容（结电容）
7.3.3单边突变结
7.4结击穿
7.5非均匀掺杂pn结
7.5.1线性缓变结
7.5.2超突变结
7.6小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第8章pn结二极管
8.0预习
8.1pn结电流
8.1.1pn结内电荷流动的定性描述
8.1.2理想的电流-电压关系
8.1.3边界条件
8.1.4少数载流子分布
8.1.5理想pn结电流
8.1.6物理学小结
8.1.7温度效应
8.1.8短二极管
8.2产生-复合电流和高注入级别
8.2.1产生复合电流
8.2.2高级注入
8.3pn结的小信号模型
8.3.1扩散电阻
8.3.2小信号导纳
8.3.3等效电路
8.4电荷存储与二极管瞬态
8.4.1关瞬态
8.4.2开瞬态
8.5隧道二极管
8.6小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第9章金属半导体和半导体异质结
9.0预习
9.1肖特基势垒二极管
9.1.1性质上的特征
9.1.2理想结的特性
9.1.3影响肖特基势垒高度的非理想因素
9.1.4电流-电压关系
9.1.5肖特基势垒二极管与pn结二极管的比较
9.2金属-半导体的欧姆接触
9.2.1理想非整流接触势垒
9.2.2隧道效应
9.2.3比接触电阻
9.3异质结
9.3.1形成异质结的材料
9.3.2能带图
9.3.3二维电子气
9.3.4静电平衡态
9.3.5电流-电压特性
9.4小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
0章金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础
10.0预习
10.1双端MOS结构
10.1.1能带图
10.1.2耗尽层厚度
10.1.3面电荷密度
10.1.4功函数差
10.1.5平带电压
10.1.6阈值电压
10.2电容-电压特性
10.2.1理想C-V特性
10.2.2频率特性
10.2.3固定栅氧化层电荷和界面电荷效应
10.3MOSFET基本工作原理
10.3.1MOSFET结构
10.3.2电流-电压关系——概念
10.3.3电流-电压关系——数学推导
10.3.4跨导
10.3.5衬底偏置效应
10.4频率限制特性
10.4.1小信号等效电路
10.4.2频率限制因素和截止频率
10.5CMOS技术
10.6小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
1章金属-氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入
11.0预习
11.1非理想效应
11.1.1亚阈值电导
11.1.2沟道长度调制效应
11.1.3迁移率变化
11.1.4速度饱和
11.1.5弹道输运
11.2MOSFET按比例缩小理论
11.2.1恒定电场按比例缩小
11.2.2阈值电压——一级近似
11.2.3按比例缩小理论
11.3阈值电压的修正
11.3.1短沟道效应
11.3.2窄沟道效应
11.4附加电学特性
11.4.1击穿电压
11.4.2轻掺杂漏晶体管
11.4.3通过离子注入进行阈值调整
11.5辐射和热电子效应
11.5.1辐射引入的氧化层电荷
11.5.2辐射引入的界面态
11.5.3热电子充电效应
11.6小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
2章双极晶体管
12.0预习
12.1双极晶体管的工作原理
12.1.1基本工作原理
12.1.2晶体管电流的简化表达式
12.1.3工作模式
12.1.4双极晶体管放大电路
12.2少子的分布
12.2.1正向有源模式
12.2.2其他工作模式
12.3低频共基极电流增益
12.3.1有用的因素
12.3.2电流增益的数学表达式
12.3.3小结
12.3.4电流增益的计算
12.4非理想效应
12.4.1基区宽度调制效应
12.4.2大注入效应
12.4.3发射区禁带变窄
12.4.4电流集边效应
12.4.5基区非均匀掺杂的影响
12.4.6击穿电压
12.5等效电路模型
12.5.1Ebers-Moll模型
12.5.2Gummel-Poon模型
12.5.3H-P模型
12.6频率上限
12.6.1因子
12.6.2晶体管截止频率
12.7大信号开关
12.7.1开关特性
12.7.2肖特基钳位晶体管
12.8其他的双极晶体管结构
12.8.1多晶硅发射区双极结型晶体管
12.8.2SiGe基于晶体管
12.8.3异质结双极晶体管
12.9小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
3章结型场效应晶体管
13.0预习
13.1JFET概念
13.1.1pnJFET的基本工作原理
13.1.2MESFET的基本工作原理
13.2器件的特性
13.2.1内建夹断电压、夹断电压和漏源饱和电压
13.2.2耗尽型JFET的理想直流I-V特性
13.2.3跨导
13.2.4MESFET
13.3非理想因素
13.3.1沟道长度调制效应
13.3.2饱和速度影响
13.3.3亚阈值特性和栅电流效应
13.4等效电路和频率限制
13.4.1小信号等效电路
13.4.2频率限制因子和截止频率
13.5高电子迁移率晶体管
13.5.1量子阱结构
13.5.2晶体管性能
13.6小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第三部分专用半导体器件
4章光器件
14.0预习
14.1光学吸收
14.1.1光子吸收系数
14.1.2电子-空穴对的产生率
14.2太阳能电池
14.2.1pn结太阳能电池
14.2.2转换效率与太阳光集中
14.2.3非均匀吸收的影响
14.2.4异质结太阳能电池
14.2.5非晶态（无定形）硅太阳能电池
14.3光电探测器
14.3.1光电导体
14.3.2光电二极管
14.3.3PIN光电二极管
14.3.4雪崩二极管
14.3.5光电晶体管
14.4光致发光和电致发光
14.4.1基本跃迁
14.4.2发光效率
14.4.3材料
14.5光电二极管
14.5.1光的产生
14.5.2内量子效率
14.5.3外量子效率
14.5.4LED器件
14.6激光二极管
14.6.1受激辐射和分布反转
14.6.2光学空腔谐振器
14.6.3阈值电流
14.6.4器件结构与特性
14.7小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
5章半导体功率器件
15.0预习
15.1隧道二极管
15.2GUNN二极管
15.3IMPATT二极管
15.4功率双极晶体管
15.4.1垂直式功率晶体管结构
15.4.2功率晶体管特性
15.4.3达林顿组态
15.5功率MOSFET
15.5.1功率晶体管结构
15.5.2功率MOSFET特性
15.5.3寄生双极晶体管
15.6半导体闸流管
15.6.1基本特性
15.6.2SCR的触发机理
15.6.3SCR的关断
15.6.4器件结构
15.7小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
附录A部分参数符号列表
附录B单位制、单位换算和通用常数
附录C元素周期表
附录D能量单位——电子伏特
附录E薛定谔波动方程的推导
附录F有效质量概念
附件G误差函数
附录H部分习题参考答案
索引

作者介绍

尼曼，Donald A.Neamen(唐纳德.A.尼曼)，美国新大学电气与计算机工程系教授，于新大学取得博士学位后.成为Hans空军基地固态科学实验室电子工程师。1976年，加入新大学电气与计算机工程系，从事半导体物理与器件课程和电路课程的教学工作。目前，尼曼仍是该系的返聘教员。近来，他曾任教于中国上海的密歇根-上海交通大学联合。
1980年，尼曼教授获得新大学“杰出教师奖”；1983年和1985年.获得由美国悠久的工程荣誉学会Tau BetaPi(TBI)颁发的“工程学院杰出教师奖”。1990年及从1994年开始至2001年的每一年，获得由电气和计算机工程系毕业生授予的“荣誉教师奖”。他还于1994年获得工程学院的“教学奖”。
除教学外，尼曼教授曾任电气与计算机工程系副主任，并曾与业界的MartinMarietta公司、Sandia美国国家实验室和Raytheon公司合作。发表过许多论文，同时是MicroelectronicsCircuit Analysis and Design，Fourth Edition和An Introduction toSemiconductor Devices两书的作者。

文摘

序言