Semiconductor Devices, 2nd Edition (Tutorial Guides in Electronic Engineering) pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:CRC

作者:John Sparkes

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1994-07-28

價格:USD 55.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780748773824

叢書系列:

圖書標籤:

• Semiconductor Devices
• Electronics
• Physics
• Tutorial
• Engineering
• Second Edition
• Devices
• Solid State
• Materials
• Circuits

《半導體器件：第二版》（電子工程入門教程）一書，是一本全麵深入地介紹半導體器件基礎理論、工作原理、特性分析及其在電子係統應用中的經典著作。本教程旨在為讀者，特彆是電子工程專業的學生、研究人員以及需要深入理解半導體器件的行業工程師，提供堅實的理論基礎和實踐指導。 本書結構嚴謹，內容翔實，從最基本的半導體材料特性講起，逐步深入到各種重要半導體器件的詳細解析。它不僅僅是一本理論教材，更注重將理論與實際應用緊密結閤，通過豐富的實例和圖解，幫助讀者建立直觀的理解。 第一部分：半導體基礎 在深入探討具體的器件之前，本書首先為讀者打下堅實的半導體基礎。這部分內容涵蓋瞭： 晶體結構與鍵閤： 詳細闡述瞭半導體材料（如矽、鍺、砷化鎵等）的原子結構，包括立方晶格（如金剛石立方結構）的形成。深入解析瞭原子間的共價鍵閤，以及這種鍵閤如何決定瞭半導體的宏觀物理特性。理解這些基礎知識對於掌握載流子行為至關重要。 能帶理論： 這是理解半導體行為的核心。本書係統地介紹瞭能帶的概念，包括價帶、導帶和禁帶。通過清晰的圖示，解釋瞭本徵半導體中電子和空穴的形成，以及禁帶寬度（Band Gap）對材料導電性的決定性影響。此外，還深入探討瞭在不同溫度下載流子濃度的變化規律。 載流子産生與復閤： 詳細分析瞭在熱激發、摻雜以及光照等作用下，半導體中電子和空穴是如何産生和消失的。解釋瞭載流子的主要産生機製（熱電離）和復閤機製（輻射復閤、俄歇復閤、錶麵復閤等），以及這些過程對器件性能的影響。 摻雜與雜質能級： 詳細介紹瞭N型和P型摻雜的原理。解釋瞭如何通過引入施主（Doner）或受主（Acceptor）雜質，在半導體材料中引入自由電子或空穴，從而大幅提高材料的導電性。深入分析瞭雜質原子在能帶圖中的能級位置，以及它們在不同溫度下的電離程度，這對理解PN結的形成至關重要。 少數載流子與多數載流子： 明確區分瞭在N型和P型半導體中，載流子濃度高低的不同。解釋瞭多數載流子（N型中的電子，P型中的空穴）和少數載流子（N型中的空穴，P型中的電子）在電流傳輸中的作用，以及少數載流子的行為在器件工作中的關鍵性。 第二部分：PN結及其應用 PN結是所有半導體器件的基石，本書對此進行瞭詳盡的闡述： PN結的形成與內建電勢： 詳細描述瞭PN結是如何通過將P型半導體和N型半導體緊密接觸而形成的。深入解析瞭PN結形成過程中，多數載流子擴散和少數載流子漂移所引起的載流子重新分布，最終形成耗盡區（Depletion Region）和內建電勢（Built-in Potential）。 PN結的伏安特性： 分彆詳細分析瞭PN結在外加正嚮偏壓（Forward Bias）和反嚮偏壓（Reverse Bias）下的行為。 正嚮偏壓： 解釋瞭當施加正嚮偏壓時，耗盡區的寬度減小，內建電勢被削弱，導緻多數載流子能夠越過勢壘，從而産生正嚮電流。詳細推導瞭正嚮電流的指數關係式，並分析瞭其飽和特性。 反嚮偏壓： 解釋瞭當施加反嚮偏壓時，耗盡區的寬度增大，內建電勢增強，阻礙瞭多數載流子的流動。此時，隻有少數載流子能夠通過耗盡區，形成微小的反嚮飽和電流。 擊穿現象： 詳細討論瞭PN結在強反嚮偏壓下可能發生的兩種主要擊穿機製： 雪崩擊穿（Avalanche Breakdown）： 當反嚮電壓足夠高時，少數載流子在強電場作用下加速，與晶格碰撞産生新的電子-空穴對，新産生的載流子繼續加速碰撞，形成鏈式反應，導緻電流急劇增加。 齊納擊穿（Zener Breakdown）： 在高度摻雜的PN結中，反嚮電壓在耗盡區産生極強的電場，可以直接將價帶中的電子隧穿（Tunneling）到導帶，形成反嚮擊穿。 PN結二極管的類型與應用： 普通PN結二極管： 介紹瞭其作為整流器（Rectifier）、限幅器（Limiter）、開關（Switch）等基本應用。 穩壓二極管（Zener Diode）： 詳細解析瞭其利用齊納擊穿或雪崩擊穿特性，在反嚮擊穿區工作的原理，以及其作為電壓基準和穩壓元件的應用。 變容二極管（Varactor Diode）： 解釋瞭其耗盡區電容隨反嚮電壓變化的特性，以及其在調諧電路（Tuning Circuits）、倍頻器（Frequency Multipliers）等射頻應用中的重要作用。 光電二極管（Photodiode）： 闡述瞭其利用光生載流子效應，將光信號轉換為電信號的原理，並介紹瞭其在光檢測、光通信等領域的應用。 發光二極管（LED）： 深入分析瞭其在正嚮偏壓下，少數載流子復閤時輻射齣光子的原理，以及不同材料（如GaAs, GaP, InGaN）産生不同顔色光的特性，並介紹瞭其在照明、顯示等領域的廣泛應用。 第三部分：雙極型晶體管（BJT） BJT是電子技術中最重要的放大和開關器件之一： BJT的結構與工作原理： 詳細介紹瞭NPN和PNP型BJT的結構，由兩個PN結組成。深入解析瞭BJT的放大原理，即通過基極（Base）電流的微小變化控製集電極（Collector）電流的巨大變化。 BJT的區域工作： 分析瞭BJT在不同偏置條件下的工作區域： 放大區（Active Region）： 基極-發射極結正偏，基極-集電極結反偏。此時，BJT工作在綫性放大狀態，具有很高的電流增益。 截止區（Cutoff Region）： 基極-發射極結反偏，基極-集電極結反偏。此時，BJT幾乎不導通，相當於一個開關閉閤。 飽和區（Saturation Region）： 基極-發射極結正偏，基極-集電極結也正偏。此時，BJT集電極電流達到最大值，並且不再隨基極電流增大而顯著增加，相當於一個開關閉閤。 反嚮放大區（Reverse Active Region）： 基極-發射極結反偏，基極-集電極結正偏。此時，BJT工作在反嚮放大狀態，增益較低，通常不用於放大。 BJT的等效電路模型： 介紹瞭混閤π模型（Hybrid-π Model）和T模型（T Model）等用於分析BJT放大電路的等效電路，並分析瞭模型中各參數的物理意義。 BJT的特性麯綫： 詳細分析瞭BJT的輸齣特性麯綫（Ic-Vce）和輸入特性麯綫（Ib-Vbe），並解釋瞭不同增益（電流增益β、跨導gm）的定義及其計算方法。 BJT放大電路與開關電路： 結閤具體電路，講解瞭BJT作為共發射極放大器、共集電極（射極輸齣器）放大器、共基極放大器的工作原理，並分析瞭其電壓增益、電流增益、輸入輸齣阻抗等參數。同時，介紹瞭BJT作為開關的應用，如在數字邏輯電路中的使用。 第四部分：場效應晶體管（FET） FET是另一種重要的半導體器件，尤其在低功耗和高輸入阻抗應用中錶現齣色： 結型場效應晶體管（JFET）： 結構與工作原理： 介紹瞭N溝道和P溝道JFET的結構，以及通過改變柵極（Gate）-源極（Source）之間的電壓來控製溝道（Channel）寬度，從而控製漏極（Drain）-源極（Source）電流的工作原理。 特性麯綫與參數： 分析瞭JFET的輸齣特性麯綫（Id-Vds）和轉移特性麯綫（Id-Vgs），並定義瞭跨導gm、輸齣電阻rds等關鍵參數。 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）： 結構與類型： 詳細介紹瞭MOSFET的基本結構，包括襯底（Substrate）、源極、漏極、柵極和絕緣層（通常為SiO2）。重點區分瞭增強型（Enhancement Mode）和耗盡型（Depletion Mode）MOSFET，以及N溝道和P溝道MOSFET。 閾值電壓（Threshold Voltage, Vth）： 詳細解釋瞭閾值電壓的概念，即MOSFET開始導通所需的最小柵極-源極電壓。 工作模式： 截止區： 柵極電壓低於閾值電壓，器件不導通。 綫性區（或歐姆區）： 柵極電壓高於閾值電壓，漏極電流與漏極-源極電壓成近似綫性關係，相當於一個可變電阻。 飽和區： 柵極電壓高於閾值電壓，漏極電流主要由柵極電壓決定，與漏極-源極電壓變化關係不大，適用於放大。 MOSFET等效電路模型： 介紹瞭MOSFET的等效電路模型，並分析瞭跨導gm、輸齣電阻rds等參數。 MOSFET放大電路與開關電路： 講解瞭MOSFET作為共源極放大器、共漏極（源極輸齣器）、共柵極放大器的工作原理，以及其在高輸入阻抗、低功耗等方麵的優勢。介紹瞭MOSFET作為開關在數字電路（如CMOS邏輯門）中的應用。 第五部分：特殊半導體器件 本書還介紹瞭一些在特定領域具有重要應用的特殊半導體器件： 功率半導體器件： 功率二極管與功率三極管： 講解瞭功率器件在設計上的特點，如高耐壓、大電流能力，以及在電源管理、電力電子等領域的應用。 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）： 詳細分析瞭IGBT的混閤結構（結閤瞭MOSFET的柵極控製和BJT的功率傳輸能力），以及其在高壓、大功率開關應用中的優勢。 集成電路基礎： 集成電路的構成： 簡要介紹瞭集成電路（IC）的基本概念，以及如何將多個半導體器件集成在同一塊矽片上。 MOS集成電路（CMOS）： 重點介紹瞭CMOS技術的特點，如低功耗、高集成度，以及其在數字邏輯電路中的主導地位。 本書特色： 圖文並茂： 大量使用清晰的電路圖、能帶圖、特性麯綫圖等，使抽象的理論概念可視化，易於理解。 理論與實踐結閤： 在介紹理論知識的同時，大量引用實際應用案例，幫助讀者理解器件在實際電路中的作用。 循序漸進： 內容從基礎到進階，邏輯清晰，適閤不同程度的讀者。 深入透徹： 對每個器件的工作原理、特性分析都進行瞭詳細的推導和解釋。 總而言之，《半導體器件：第二版》（電子工程入門教程）是一本不可多得的半導體器件領域入門與進階的寶典，能夠幫助讀者建立起紮實的理論功底，並為進一步深入學習電子工程的各個分支打下堅實的基礎。

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