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半導體器件基礎 版權信息
- ISBN：9787302661207
- 條形碼：9787302661207 ; 978-7-302-66120-7
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
半導體器件基礎 本書特色
(1) 內容聚焦：只針對集成電路用半導體基礎器件即PN結、雙極型晶體管和場效應晶體管的基本結構、關鍵參數、直流和交流特性、高階效應等進行講述。 (2) 層次分明：從方便學生學習的視角，秉持由淺入深、由局部到整體的理念，層層遞進展開各章節。 (3) 圖表豐富：提供大量圖表，力求直觀展示器件工作的各種微觀過程和效應，便于學生結合公式理解器件工作原理。 (4) 推導詳細：為了便于學生理解，非常詳細地給出各種原理的公式推導過程，力求減少因為數學問題而導致對器件工作原理的誤解。 (5) 理實結合：對于目前主導集成電路器件制造的場效應晶體管，給出適用實際生產情況的典型短溝道效應深入分析和業界對策。 (6) 配套完備：已出版配套在線混合式教材，共計視頻785分鐘，222道練習題，為教師開展混合式教學或學生自學提供便利。 聚焦集成電路核心器件，推導詳細，圖多字少，直觀、易懂、系統
半導體器件基礎 內容簡介
本書聚焦硅基集成電路主要器件，即 PN 結、雙極型晶體管和場效應晶體管的基本結構、關鍵參數、直流特性、頻率特性、開關特性，側重對基本原理的討論，借助圖表對各種效應進行圖形化直觀展示，并詳細推導了各種公式。此外，還對小尺寸場效應晶體管的典型短溝道效應及其實際業界對策進行了較為詳細的闡述。 本書適合集成電路或微電子相關專業本科生在學習完半導體物理知識后，進一步學習半導體器件工作原理之用；也可作為集成電路相關專業研究生的研究工作參考書，還可作為集成電路代工廠或電路設計從業人員的專業參考書。
半導體器件基礎 目錄
課件下載
第1章 PN結 …………………………………………………………………………… 1
1.1 半導體物理基礎知識 …………………………………………………………… 2
1.1.1 導帶電子濃度 ………………………………………………………… 2
1.1.2 價帶空穴濃度 ………………………………………………………… 3
1.1.3 四種電流 ……………………………………………………………… 3
1.1.4 突變 PN結耗盡區寬度………………………………………………… 4
1.1.5 一維擴散方程的穩態解 ……………………………………………… 5
1.1.6 玻耳茲曼分布規律的應用 …………………………………………… 6
1.2 PN 結直流特性 ………………………………………………………………… 7
1.2.1 基本結構 ……………………………………………………………… 7
1.2.2 正偏下的電流 ………………………………………………………… 8
1.2.3 非平衡 PN結的能帶圖………………………………………………… 8
1.2.4 正向偏壓下非平衡少子的分布 ……………………………………… 10
1.2.5 反向偏壓下非平衡少子的分布 ……………………………………… 11
1.2.6 理想 PN結的電流-電壓關系 ………………………………………… 11
1.3 PN 結交流特性 ………………………………………………………………… 14
1.3.1 交流小信號下的 PN結少子分布 …………………………………… 14
1.3.2 擴散電流 ……………………………………………………………… 15
1.3.3 交流小信號導納 …………………………………………………… 16
1.3.4 交流小信號等效電路 ………………………………………………… 17
1.4 PN 結的開關特性 ……………………………………………………………… 18
1.4.1 PN結二極管的開關作用 …………………………………………… 18
1.4.2 導通過程 ……………………………………………………………… 18
1.4.3 關斷過程 ……………………………………………………………… 20
習題 …………………………………………………………………………………… 22
第2章 雙極型晶體管 ………………………………………………………………… 24
2.1 工作原理 ……………………………………………………………………… 25
2.1.1 晶體管的發明 ………………………………………………………… 25
Ⅲ
2.1.2 基本結構 ……………………………………………………………… 27
2.1.3 放大原理 ……………………………………………………………… 29
2.1.4 共基極電流放大系數 ………………………………………………… 31
2.1.5 共射極電流放大系數 ………………………………………………… 31
2.2 直流特性 ……………………………………………………………………… 32
2.2.1 BJT中的少子分布 …………………………………………………… 32
2.2.2 理想晶體管的電流-電壓方程 ……………………………………… 34
2.2.3 電流放大系數表達式 ………………………………………………… 37
2.2.4 理想晶體管的輸入與輸出特性 ……………………………………… 39
2.3 BJT的非理想現象 …………………………………………………………… 41
2.3.1 發射結面積對 γ 的影響……………………………………………… 41
2.3.2 基區寬度調制效應(Early效應) …………………………………… 41
2.3.3 發射結復合電流影響 ………………………………………………… 43
2.3.4 大注入效應之一 薇薇 Webster效應 ……………………………… 44
2.3.5 大注入效應之二薇薇 Kirk效應 ……………………………………… 46
2.3.6 大注入效應之三薇薇 發射極電流集邊效應(基極電阻
自偏壓效應) ………………………………………………………… 47
2.3.7 實際晶體管的輸入與輸出特性 ……………………………………… 49
2.4 反向特性 ……………………………………………………………………… 51
2.4.1 晶體管的反向電流 …………………………………………………… 51
2.4.2 晶體管反向擊穿電壓 ………………………………………………… 54
2.4.3 晶體管穿通電壓 ……………………………………………………… 57
2.5 晶體管模型 …………………………………………………………………… 58
2.6 頻率特性 ……………………………………………………………………… 61
2.6.1 晶體管的放大作用 …………………………………………………… 61
2.6.2 低頻交流小信號等效電路 …………………………………………… 63
2.6.3 放大系數的頻率特性 ………………………………………………… 68
2.6.4 高頻等效電路 ………………………………………………………… 77
2.6.5 漂移型晶體管 ………………………………………………………… 83
2.6.6 異質結雙極型晶體管 ………………………………………………… 88
2.7 開關特性 ……………………………………………………………………… 91
2.7.1 晶體管的開關作用 …………………………………………………… 91 _x00B_Ⅳ
2.7.2 電荷控制理論和晶體管開關時間 …………………………………… 97
習題 ………………………………………………………………………………… 102
第3章 場效應晶體管基礎 …………………………………………………………… 105
3.1 表面電場效應 ………………………………………………………………… 106
3.1.1 表面電導 …………………………………………………………… 106
3.1.2 MOSFET發明簡史 ………………………………………………… 108
3.2 工作原理 ……………………………………………………………………… 109
3.3 MOSFET的閾值電壓 ………………………………………………………… 113
3.3.1 閾值電壓的定義 …………………………………………………… 113
3.3.2 影響閾值電壓的因素 ……………………………………………… 114
3.4 MOSFET的直流特性 ………………………………………………………… 124
3.4.1 MOSFET非平衡時的能帶圖 ……………………………………… 124
3.4.2 IDS-VDS 的關系 ……………………………………………………… 128
3.4.3 MOSFET的亞閾值特性 …………………………………………… 134
3.4.4 MOSFET的直流參數和低頻小信號參數 ………………………… 139
3.4.5 MOSFET的二級效應 ……………………………………………… 141
3.4.6 擊穿特性 …………………………………………………………… 154
3.5 MOSFET的頻率特性 ………………………………………………………… 156
3.5.1 交流小信號等效電路 ……………………………………………… 156
3.5.2 高頻特性 …………………………………………………………… 160
3.6 MOSFET的開關特性 ………………………………………………………… 163
3.6.1 電阻型負載 MOS倒相器 …………………………………………… 163
3.6.2 增強型-增強型 MOS倒相器 ……………………………………… 165
3.6.3 增強型-耗盡型 MOS倒相器 ……………………………………… 166
3.6.4 互補型 MOS倒相器 ………………………………………………… 167
3.7 MOSFET的功率特性 ………………………………………………………… 171
習題 ………………………………………………………………………………… 172 _x00B_第4章 小尺寸 MOSFET ……………………………………………………………… 176
4.1 小尺寸效應 …………………………………………………………………… 177
4.1.1 MOSFET的短溝道效應 …………………………………………… 177
4.1.2 閾值電壓“滾降” …………………………………………………… 177
4.1.3 反常短溝道效應 …………………………………………………… 181
Ⅴ
4.1.4 窄溝道效應 ………………………………………………………… 183
4.1.5 漏感應勢壘降低 …………………………………………………… 185
4.1.6 短溝道 MOSFET的亞閾特性 ……………………………………… 187
4.1.7 熱載流子效應抑制———新型漏結構 ……………………………… 192
4.2 小尺寸 MOSFET的直流特性………………………………………………… 194
4.2.1 載流子速度飽和效應 ……………………………………………… 194
4.2.2 短溝道器件溝道中的電場 ………………………………………… 196
4.3 MOSFET的按比例微縮規律 ………………………………………………… 200
4.3.1 按比例微縮規律概述 ……………………………………………… 200
4.3.2 MOSFET的微縮規則 ……………………………………………… 202
4.3.3 微縮的限制及對策 ………………………………………………… 207
習題 ………………………………………………………………………………… 216
附錄A Ebers-Moll方程仿真 NPNBJT共射極輸出特性曲線的
MATLAB程序樣例 …………………………………………………………… 218
附錄B 均勻基區NPNBJT交流小信號情況下的超相移因子 …………………… 221
附錄C 集電結勢壘區輸運系數βd(ω)和集電結渡越時間τd 的推導 …………… 225
附錄D 氧化物隔離雙極型晶體管典型工藝流程…………………………………… 228
附錄E 淺槽隔離平面CMOS晶體管典型工藝流程 ……………………………… 230
附錄F 淺槽隔離立體FinFET典型工藝流程 ……………………………………… 235
附錄G MOSFET重要參數的業界測量方案 ………………………………………… 242
Ⅵ
展開全部
半導體器件基礎 作者簡介
蔣玉龍，復旦大學微電子學院教授、博導，復旦大學教師教學發展中心副主任。主要從事集成電路先進工藝與器件、功率器件、CMOS圖像傳感器和柔性電子器件研究，作為通訊作者在IEEE EDL、TED、IEDM上發表論文34篇。主持國家級一流本科課程和上海高校示范性本科課堂課程。獲“上海市青年科技啟明星”稱號以及“上海市育才獎”、“上海市教學成果獎”、“國家級教學成果獎”、“首屆全國高校教師教學創新大賽一等獎”等獎項。
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