半导体物理与器件（第2版）

图书标准信息

• 作者 吕淑媛
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2022-08
• 版次 1
• ISBN 9787121441127
• 定价 59.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 页数 272页
• 字数 435千字

【内容简介】

本书系统且全面地阐述了半导体物理的基础知识和典型半导体器件的工作原理、工作特性，内容涵盖量子力学、固体物理、半导体物理和半导体器件等。全书共8章，主要内容包括：半导体中的电子运动状态、平衡半导体中的载流子浓度、载流子的输运、过剩载流子、pn结、器件制备基本工艺、金属半导体接触和异质结、双极晶体管。本书语言简明扼要、通俗易懂，具有很强的专业性、技术性和实用性，并配有电子课件PPT、知识点视频、习题参考答案等。本书既可作为高等学校电子科学与技术、微电子技术、光电信息工程等专业本科生的教材，又可作为相关领域工程技术人员的参考书。

【作者简介】

吕淑媛，博士，西安邮电大学副教授，长期讲授半导体物理与器件等课程，曾获得2018年陕西省第三届高校教师微课教学比赛一等奖，2019年全国高等学校电子信息类专业青年教师授课大赛二等奖和2022年全国高校光电信息科学与工程专业优秀课程思政案例二等奖。在教学实践中开展以学生为中心的教学改革并发表相关教改论文一篇。   2021年主持陕西省自然科学基金项目一项，2019年作为项目组第二参与人参与国家自然科学基金面上项目一项，以第一作者发表SCI论文20余篇。

【目录】

目    录

第1章  半导体中的电子运动状态1

1.1  半导体材料1

1.1.1  半导体材料的原子构成1

1.1.2  半导体材料的结构3

1.1.3  金刚石结构8

1.1.4  固体的缺陷与杂质10

1.2  量子力学初步11

1.2.1  量子力学的基本原理12

1.2.2  薛定谔方程及其波函数的意义13

1.2.3  薛定谔方程的应用——自由电子与束缚态电子15

1.2.4  薛定谔方程的应用——单电子原子中电子的状态20

1.2.5  薛定谔方程的应用——多电子原子中电子的状态23

1.3  晶体中电子的运动状态25

1.3.1  能带的形成26

1.3.2  一维无限晶体的能带29

1.3.3  半导体的价键模型和能带模型33

1.3.4  半导体的有效质量36

1.3.5  空穴38

1.3.6  金属、半导体和绝缘体的能带与导电性能差异41

1.3.7  三维无限晶体的能带42

习题144

第2章  平衡半导体中的载流子浓度46

2.1  状态密度函数46

2.2  费米-狄拉克分布函数49

2.3  平衡载流子浓度55

2.3.1  平衡半导体中载流子浓度的公式57

2.3.2  本征半导体中的载流子浓度60

2.3.3  载流子浓度的乘积63

2.3.4  本征费米能级位置63

2.4  只含一种杂质的杂质半导体中的载流子浓度64

2.4.1  施主杂质和受主杂质64

2.4.2  施主杂质能级上的电子和受主杂质能级上的空穴69

2.4.3  电中性条件70

2.5  补偿半导体的载流子浓度76

2.6  费米能级的位置77

2.7  简并半导体83

2.7.1  简并半导体的载流子浓度84

2.7.2  禁带变窄效应85

习题286

第3章  载流子的输运89

3.1  载流子的热运动89

3.2  载流子的漂移运动90

3.2.1  漂移电流密度91

3.2.2  迁移率93

3.2.3  电导率和电阻率100

3.3  载流子的扩散运动104

3.4  爱因斯坦关系106

3.4.1  电场作用下的能带图106

3.4.2  爱因斯坦关系的推导107

3.5  霍尔效应109

习题3111

第4章  过剩载流子113

4.1  载流子的产生和复合113

4.1.1  决定载流子产生率的因素114

4.1.2  决定载流子复合率的因素115

4.1.3  热平衡状态下载流子的产生和复合115

4.1.4  外力作用下载流子的产生和复合116

4.2  准费米能级118

4.3  过剩载流子的性质120

4.3.1  载流子的连续性方程120

4.3.2  与时间有关的扩散方程121

4.4  双极输运及其输运方程122

4.4.1  双极输运的概念122

4.4.2  双极输运方程123

4.4.3  小注入条件下的双极输运方程124

4.4.4  双极输运方程应用126

习题4131

第5章  pn结133

5.1  pn结的形成及其基本结构133

5.1.1  合金法及形成的pn结的杂质分布133

5.1.2  扩散法及形成的pn结的杂质分布134

5.2  平衡pn结及其能带135

5.2.1  平衡pn结136

5.2.2  平衡pn结的能带137

5.3  平衡pn结的参数139

5.3.1  内建电势差139

5.3.2  平衡pn结的内建电场强度及电势分布函数143

5.3.3  空间电荷区宽度147

5.3.4  空间电荷区的载流子浓度150

5.3.5  线性缓变结的静电特性151

5.4  pn结二极管的电流-电压特性方程152

5.4.1  静电特性结果在外加电压pn结中的推广153

5.4.2  pn结电流-电压特性方程的定性推导156

5.4.3  pn结电流-电压特性方程的定量推导157

5.4.4  对理想pn结电流-电压关系的修正169

5.5  pn结的小信号模型173

5.5.1  pn结反偏时的小信号模型174

5.5.2  pn结正偏时的小信号模型177

5.6  pn结二极管的瞬态响应180

5.6.1  关瞬态180

5.6.2  开瞬态182

5.7  隧道二极管183

5.8  pn结在光电器件中的应用184

5.8.1  光电检测器185

5.8.2  太阳能电池189

5.8.3  发光二极管191

习题5194

第6章  器件制备基本工艺197

6.1  器件制备基本工艺197

6.1.1  衬底材料的准备198

6.1.2  氧化198

6.1.3  薄膜生长199

6.1.4  薄膜的图形化201

6.1.5  掺杂202

6.2  pn结二极管的制备203

习题6205

第7章  金属半导体接触和异质结206

7.1  金属半导体接触206

7.1.1  金属和半导体的功函数206

7.1.2  理想的金属半导体接触207

7.1.3  表面态对金属半导体接触势垒的影响211

7.1.4  理想金属半导体接触的特性212

7.1.5  金属半导体接触的电流-电压关系214

7.1.6  镜像力的影响216

7.1.7  肖特基势垒二极管和pn结二极管的比较216

7.1.8  欧姆接触218

7.2  异质结218

7.2.1  异质结的分类及其能带图218

7.2.2  突变反型异质结的静电特性222

7.3  异质结的电流-电压特性224

7.3.1  突变反型异质结中的电流输运模型225

7.3.2  突变同型异质结中的电流输运模型227

7.3.3  异质结的注入比特性227

习题7228

第8章  双极晶体管230

8.1  双极晶体管的基本情况230

8.1.1  双极晶体管的结构230

8.1.2  双极晶体管的特性参数234

8.2  双极晶体管的电流-电压特性235

8.2.1  理想晶体管模型及其求解235

8.2.2  理想晶体管输入/输出特性曲线240

8.2.3  非理想晶体管242

8.2.4  非理想晶体管输入/输出特性曲线245

8.3  晶体管的反向特性247

8.3.1  晶体管的反向电流247

8.3.2  晶体管的反向击穿电压249

8.3.3  晶体管的穿通电压250

8.4  晶体管模型和晶体管频率特性250

8.4.1  Ebers-Moll模型250

8.4.2  晶体管的频率特性252

习题8256

附录A  本书常用文字符号说明257

附录B  常用表格260

参考文献261