具体描述
本书是半导体器件电子学课程的教科书。全书分5章，从现代电子学基础开始，依次讲述半导体体特性、pn结、双极结型晶体管(bjt)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)等半导体器件电子学中最基本、最经典的内容。本书还特别强调spice分析方法。
本书属于基础课教材，内容经典，既可作为高校电子、电机、计算机等专业本科生或研究生教材，也可作为有关工程技术人员的参考用书。
作者简介
目录信息
1.1 电荷、电场和能量
1.1.1 电场的概念
1.1.2 电场中的功和能
1.1.3 静电势
1.1.4 电力线
1.1.5 势能和动能
1.2 单位制及问题的解决
1.2.1 单位因子
1.2.2 解决问题的步骤
1.2.3 单位与变量符号
1.2.4 一维问题
1.2.5 归一化
1.3 处理运动电荷及静止电荷的方程
1.3.1 电导率和电阻率
1.3.2 用电场表述的欧姆定律
1.3.3 介质材料、电容率和极化
1.3.4 电位移
1.3.5 位移电流
1.3.6 介质弛豫
. 1.3.7 泊松方程的意义
1.4 氢原子的玻尔模型
1.4.1 行星模拟
1.4.2 电磁辐射和量子
1.4.3 玻尔模型中的经典分量
1.4.4 玻尔假设
1.4.5 模型的预言
1.4.6 玻尔模型的改进
1.5 晶体学
1.5.1 晶格
1.5.2 单胞和原胞
1.5.3 空间晶格
1.5.4 相关晶格和晶体
1.5.5 硅晶体
1.5.6 原子平面和晶向
总结
参考文献
复习题
分析题
计算机求解题
设计题
第2章 半导体体特性
2.1 能带
2.1.1 振子类比
2.1.2 能带结构与原子间距的关系
2.1.3 与价健有关的能带
2.1.4 电子和空穴
2.1.5 能带间隙
2.1.6 导体
2.2 导体和本征硅中的电子分布
2.2.1 费米能级
2.2.2 导带中的状态密度
2.2.3 能带对称近似
2.2.4 等效态密度近似
2.2.5 本征载流子浓度
2.3 掺杂硅
2.3.1 施主掺杂和施主态氢原子模型
2.3.2 均匀掺杂
2.3.3 受主掺杂
2.3.4 杂质补偿
2.3.5 费米能级“计算器”
2.4 半导体体材料问题的分析
2.4.1 电中性方程
2.4.2 玻耳兹曼近似
2.4.3 质量作用定律
2.4.4 以静电势表示的能带图
2.4.5 以静电势表示的载流子浓度
2.4.6 玻耳兹曼关系
2.5 载流子输运
2.5.1 声子和离子引起的载流子散射
2.5.2 漂移速度
2.5.3 电导迁移率
2.5.4 速度饱和
2.5.5 电导率方程
2.5.6 载流子的扩散
2.5.7 输运方程
2.5.8 爱因斯坦关系式
2.6 载流子的复合和产生
2.6.1 过剩载流子
2.6.2 小注入复合率
2.6.3 与时间相关的复合
2.6.4 载流子寿命
2.6.5 复合机理
2.6.6 相对的和绝对的载流子浓度
2.7 连续性方程
2.7.1 恒定电场连续性输运方程
2.7.2 连续性方程的应用
2.7.3 海恩斯.肖克莱实验
2.7.4 表面复合速度
2.7.5 基于复合的欧姆接触
2.7.6 平衡和稳态条件的比较
总结
参考文献
复习题
分析题
计算机求解题
设计题
第3章 pn结
3.1 pn结的概念
3.1.1 pn结的空间电荷
3.1.2 偶极层
3.1.3 电场和电位分布
3.1.4 结的能带图
3.1.5 通过pn结的载流子分布
3.1.6 对称突变结
3.1.7 pn结的电流密度分布
3.2 耗尽近似
3.2.1 全部耗尽假设
3.2.2 电荷密度分布
3.2.3 电场分布
3.2.4 静电势分布
3.2.5 接触电势
3.2.6 非对称突变结
3.2.7 单边突变结
3.2.8 突变结的比较
3.3 偏置下的pn结
3.3.1 代数符号规则
3.3.2 反向偏置
3.3.3 正向偏置和玻耳兹曼准平衡
3.3.4 pn结定律
3.4 静态分析
3.4.1 正向电流.电压特性
3.4.2 反向和全部结特性
3.4.3 模型和相关项的定义
3.4.4 分段线性模型
3.4.5 电荷控制模型
3.4.6 实际硅pn结的特性
3.4.7 大注入正向偏置
3.5 突变pn结以外的其他结
3.5.1 pin二极管
3.5.2 线性缓变结
3.5.3 扩散结
3.5.4 高.低结和欧姆接触
3.6 击穿现象
3.6.1 雪崩击穿
3.6.2 隧穿
3.6.3 穿通
3.7 突变结的近似解析模型
3.7.1 泊松.玻耳兹曼方程
3.7.2 德拜长度
3.7.3 泊松.玻耳兹曼方程的一次积分
3.7.4 泊松.玻耳兹曼方程的二次积分
3.7.5 耗尽近似替代
3.7.6 反型层和积累层
3.8 小信号动态分析
3.8.1 小信号电导
3.8.2 扩散电容
3.8.3 耗尽层电容
3.8.4 pn结电容的交叠
3.8.5 共存现象和多种时间常数
3.8.6 小信号等效电路模型
3.8.7 有效寿命和扩散电容
3.8.8 小信号电荷控制分析
3.8.9 线性微分方程
3.9 高级动态分析
3.9.1 分析技术概述
3.9.2 基于器件物理的电荷控制分析
3.9.3 基于电路行为的电荷控制分析
3.9.4 基于器件物理的严格分析
3.9.5 基于电路行为的严格分析
3.9.6 spice分析
3.9.7 数值分析举例
总结
参考文献
复习题
分析题
计算机求解题
设计题
第4章 双极结型晶体管
4.1 bjt的基础
4.1.1 结构和术语
4.1.2 偏置和端电流
4.1.3 载流子的分布
4.1.4 典型的器件尺寸和掺杂浓度
4.1.5 一维电子电流
4.2 基本的器件理论
4.2.1 内部的电流分布
4.2.2 寄生的内部电流
4.2.3 共发射极电流增益
4.2.4 电流增益的机理
4.3 偏置和bjt的使用
4.3.1 基本的偏置电路
4.3.2 静态等效电路模型
4.3.3 基本的bjt放大器
4.3.4 饱和
4.3.5 其他的工作方式
4.3.6 其他的电路结构
4.4 真实bjt的结构和性质
4.4.1 电化学势
4.4.2 非均匀的基区掺杂
4.4.3 根摩尔数
4.4.4 击穿电压
4.4.5 输出电导
4.4.6 结构的变化
4.4.7 正向和反向电流增益
4.5 大注入效应
4.5.1 rittner效应
4.5.2 webster效应
4.5.3 双极性效应
4.5.4 kirk效应和准饱和
4.5.5 基区的横向电压降
4.5.6 大注入效应的综合
4.5.7 一般掺杂基区的大注入分析
4.6 ebers.moll静态模型
4.6.1 gummel.poon的革新
4.6.2 假设和问题的限定
4.6.3 传输型方程
4.6.4 原始型方程
4.6.5 方程的应用
4.6.6 等效电路模型
4.7 小信号动态模型
4.7.1 低频混合模型
4.7.2 混合模型和器件物理
4.7.3 bjt的跨导
4.7.4 混合π模型和其他模型
4.7.5 模型精度的改善
4.7.6 电荷控制模型
4.7.7 基区充电时间
4.7.8 优值指数
4.8 spice模型
4.8.1 模型方程
4.8.2 串联电阻效应
4.8.3 厄利(early)效应
4.8.4 大电流效应
4.8.5 非理想二极管效应
4.8.6 电容效应
4.8.7 小信号分析举例
4.8.8 大信号分析举例
4.8.9 热阻
总结
参考文献
复习题
分析题
计算机求解题
设计题
第5章 mosfet
5.1 mosfet的基本理论
5.1.1 场效应晶体管
5.1.2 mosfet的定义
5.1.3 基本分析
5.1.4 电流.电压方程
5.1.5 通用转移特性
5.1.6 跨导
5.1.7 反相器选择
5.2 mos电容现象
5.2.1 氧化层.硅边界条件
5.2.2 近似电场和电势分布
5.2.3 精确能带图
5.2.4 势垒高度差
5.2.5 界面电荷
5.2.6 氧化层电荷
5.2.7 阈值电压的计算
5.3 mos电容建模
5.3.1 精确的解析表面建模
5.3.2 mos电容与pn结电容的比较
5.3.3 小信号等效电路
5.3.4 理想的电容.电压关系
5.3.5 实际的电容.电压关系
5.3.6 mos电容交叠的物理
5.3.7 mos电容交叠的分析
5.4 改进的mosfet理论
5.4.1 沟道.结的相互作用
5.4.2 离子电荷模型
5.4.3 体效应
5.4.4 高级长沟道模型
5.5 spice模型
5.5.1 二级模型参数
5.5.2 二级模型
5.5.3 模型的小信号应用
5.5.4 模型的大信号应用
5.6 mosfet.bjt性能比较
5.6.1 基于简单理论的跨导比较
5.6.2 亚阈值跨导理论
5.6.3 mosfet最大 gm/iout的计算
5.6.4 跨导与输入电压的关系
5.6.5 亚阈值跨导物理
总结
参考文献
复习题
分析题
计算机求解题
设计题
附录a 物理常数表
附录b 硅的性质表
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
《半导体器件电子学》这本书，其内容的广度和深度都远超我的预期。我原本以为它只会讲解一些最基础的半导体器件，但没想到作者还涉及到了更先进的概念，比如各种功率半导体器件的原理和应用，像IGBT、SCR等，这些在我日常接触的消费电子产品中并不常见，但在工业领域却扮演着至关重要的角色。书中关于这些器件的讲解，不仅仅停留在原理层面，还探讨了它们的优缺点、应用场景以及设计考量，这让我对整个半导体器件的家族有了更全面的认识。尤其是在描述IGBT的导通机制和关断过程时，作者运用了非常精妙的图示和文字，让我能够清晰地理解其工作流程。此外，书中还对一些重要的半导体工艺，如掺杂、光刻、刻蚀等进行了简要的介绍，这让我对这些器件是如何被制造出来的也有了一定的了解。总而言之，这本书为我构建了一个关于半导体器件的完整知识体系。
对于我这样一个非电子工程专业出身的读者来说，《半导体器件电子学》无疑是一次巨大的挑战，但也是一次极其宝贵的学习经历。一开始，我对书中出现的各种专业术语和复杂的数学公式感到有些畏惧，比如载流子寿命、扩散长度、表面势垒等等。然而，作者非常体贴地为这些概念提供了清晰的定义和直观的解释，并且在后续的章节中不断地重复和巩固。让我尤其感到惊喜的是，书中还提供了大量的实例分析，通过分析实际的半导体器件（如二极管、三极管、场效应管）的特性曲线和工作波形，将理论知识与实际应用紧密结合起来。我特别喜欢书中关于二极管的非线性伏安特性分析，以及如何利用齐纳效应实现稳压功能。这种理论与实践相结合的教学方式，让我能够更有效地吸收和理解知识，并且能够将学到的概念应用到解决实际问题中。这本书让我深刻体会到，即使是看似简单的电子元件，其背后都蕴含着深刻的物理原理。
读完《半导体器件电子学》后，我最大的感受是，这本书打破了我对许多电子元件的固有认知。我一直以为二极管就是简单的“单向导电”开关，而MOSFET则是一种可以通过电压控制电流的“放大器”。然而，这本书深入剖析了这些器件的工作原理，从载流子注入、扩散、漂移，到各种静电效应和动态响应，都进行了详尽的阐述。我印象特别深刻的是关于双极结型晶体管（BJT）的放大作用，作者不仅讲解了基极电流如何控制集电极电流，还详细分析了电流放大系数（β）的来源以及它如何影响电路的性能。书中关于MOSFET的讲解更是让我大开眼界，尤其是在描述栅极氧化层、沟道形成以及亚阈值区的行为时，作者的讲解非常到位。我甚至开始重新审视一些我过去认为非常基础的电路设计，尝试从半导体器件的微观层面去理解它们的行为，这为我的电路分析能力带来了质的飞跃。这本书就像一把钥匙，为我打开了通往更深层次电子世界的大门。
《半导体器件电子学》不仅仅是一本教科书，它更像是一本激发我思考的“启示录”。书中对一些关键的半导体现象的解释，比如隧穿效应、热电子效应等，都让我感到无比震撼。我从未想过，在如此微小的尺度下，竟然会发生如此奇妙的物理现象。作者通过精炼的语言和恰到好处的示意图，将这些复杂的概念化繁为简，让我得以窥探半导体器件的“内在世界”。书中关于不同类型晶体管的对比分析，特别是对BJT和MOSFET在驱动方式、输入阻抗、开关速度等方面的差异进行阐述，让我对它们的优劣势有了更清晰的认识，这对于我未来在实际电路设计中选择合适的器件至关重要。此外，书中对半导体器件的线性区、饱和区、截止区等工作状态的详细描述，也为我理解模拟电路和数字电路的工作原理打下了坚实的基础。
《半导体器件电子学》这本书的内容，从某种意义上来说，就是现代电子世界的“底层代码”。我之所以这样说，是因为无论是我们日常使用的手机、电脑，还是更复杂的通信系统、人工智能设备，其核心功能都离不开对半导体器件的精确控制和高效利用。这本书为我揭示了这些“底层代码”的运作机制。它让我理解了为何有些芯片发热，为何有些器件的响应速度快，为何有些电路会产生噪声等等。这些在过去对我来说是“黑箱”的操作，现在都变得透明而清晰。书中关于器件的损耗机制、开关特性以及信号传输延迟的讨论，都让我对电子系统的性能瓶颈有了更深刻的理解。这本书就像一本“武林秘籍”，让我掌握了驱动现代科技运转的密码，对我的技术视野产生了深远的影响。
这本书带给我最大的惊喜是它在理论深度与实际应用之间的平衡做得非常出色。我原本担心像《半导体器件电子学》这样的专业书籍会过于偏重理论，枯燥乏味，但事实并非如此。作者在讲解每一个器件的基本原理后，都会紧接着分析其在实际电路中的应用，比如二极管的整流、稳压作用，三极管的放大和开关作用，以及场效应管在放大电路和开关电路中的应用。这些实际案例的分析，让我能够更直观地理解书本知识的价值，并能够将所学知识应用到实际的电子项目制作中。书中甚至还提供了一些简单的电路设计示例，这对于初学者来说非常有帮助。我特别喜欢书中关于MOSFET作为开关器件的应用分析，它让我深刻理解了为什么MOSFET在数字电路中如此普遍。这本书不仅教会了我“是什么”，更教会了我“怎么用”。
通过阅读《半导体器件电子学》，我不仅获得了关于半导体器件的理论知识，更重要的是培养了一种严谨的科学思维方式。作者在讲解每一个概念时，都力求精准和严谨，并且会引用相关的物理定律和数学公式来支持其论点。这种严谨的态度，让我明白在科学研究和工程实践中，每一个细节都至关重要。书中对各种模型和近似的讨论，也让我了解到了科学理论的适用范围和局限性。我尤其欣赏作者在分析器件特性时，会考虑到各种实际因素的影响，比如温度、寄生参数等，这些都是在实际设计中必须考虑的。这本书不仅让我学会了如何分析半导体器件，更教会了我如何像一个科学家一样去思考和探索。它极大地提升了我解决问题的能力，让我能够更自信地面对复杂的工程挑战。
读《半导体器件电子学》的过程中，我最大的收获之一是它让我学会了如何“思考”电子器件。以往，我可能只是机械地记忆一些参数和公式，而这本书则鼓励我去理解这些参数背后所代表的物理意义。例如，在讲解MOSFET的阈值电压时，作者不仅仅给出了公式，还解释了它是如何受氧化层厚度、栅极材料、衬底掺杂浓度等因素影响的。这让我明白，每一个参数都不是凭空产生的，而是与器件的结构和材料特性息息相关。书中还涉及到了许多关于器件结温、功耗、可靠性等方面的讨论，这些都是在实际电路设计中必须考虑的重要因素。通过对这些方面的深入了解，我开始能够更理性地评估不同器件的适用性，并在设计中做出更优化的选择。这本书教会我，不仅仅是“知道”一个器件是什么，更重要的是“理解”它为何如此工作，以及如何在实际应用中更好地利用它。
《半导体器件电子学》这本书的结构安排也让我非常赞赏。它遵循了从易到难、从基础到进阶的逻辑顺序，使得我在学习过程中能够逐步建立起对半导体器件的认知。从最基础的 PN 结开始，逐步深入到 BJT、FET 等更复杂的器件，并对每个器件的工作原理、特性曲线、应用等方面进行了详细的阐述。书中对于载流子在器件内的运动过程，以及电流和电压之间的关系的描述，都非常到位，让我能够清晰地理解每一个环节。此外，书中还穿插了一些关于半导体器件的物理限制和发展趋势的讨论，这让我对这个领域有了更长远的认识。让我印象深刻的是，书中在介绍每一个新概念时，都会首先回顾之前学过的相关知识，这有助于巩固记忆，并建立起知识之间的联系。这种循序渐进的学习方式，让我在面对复杂的半导体技术时，不再感到无从下手。
这本书的封面设计就透露着一股严谨与专业的气息，深邃的蓝色背景，点缀着跃动的电路图和抽象的半导体材料模型，仿佛预示着一场关于微观世界奥秘的探索之旅。我一直对半导体器件在现代科技中的核心地位充满好奇，无论是智能手机里那块小小的芯片，还是支撑起整个互联网的服务器，其背后都离不开半导体技术的支撑。然而，过去接触到的信息往往过于碎片化，缺少一个系统性的梳理。当我翻开《半导体器件电子学》的扉页，一股强烈的求知欲瞬间被点燃。从第一个章节开始，作者就循序渐进地介绍了半导体材料的基本性质，比如晶体结构、能带理论，以及本征半导体和杂质半导体的概念。这些看似枯燥的基础知识，在作者的笔下却变得生动有趣，他巧妙地运用类比和图示，将抽象的物理概念具象化，让我能够更容易地理解电子如何在这些神奇的材料中运动。特别是在介绍PN结形成原理的部分，我仿佛亲眼见证了电场和载流子浓度的动态平衡，这种沉浸式的学习体验，是我之前从未有过的。这本书不仅仅是一本技术书籍，更像是一位经验丰富的老师，耐心细致地引导着我深入了解半导体器件的灵魂。
