Semiconductor Devices (Tutorial Guides in Electronic Engineering Series pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:American Book Company

作者:Sparks

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1987-11

价格:USD 47.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780278000285

丛书系列:

图书标签:

• 半导体器件
• 电子工程
• 教程
• 电子学
• 物理
• 材料科学
• 电路
• 器件物理
• 模拟电路
• 电力电子

电子工程入门指南系列：器件物理与应用 本系列图书旨在为电子工程领域的初学者和学生提供一套系统、深入的学习资源，帮助他们建立扎实的理论基础，并理解现代电子器件的工作原理及其在实际应用中的重要性。我们专注于将复杂的概念以清晰易懂的方式呈现，并结合丰富的实例和图解，以期点燃读者对电子工程的热情，并为他们未来的学习和职业生涯奠定坚实的基础。 第一卷：半导体基础理论与材料科学 本卷是整个系列的基础，将带领读者深入探索半导体世界的核心。我们将从原子结构和化学键合的基本概念讲起，逐步过渡到晶体结构和点阵的概念。理解材料的微观结构是理解其宏观电学性质的关键。 原子、分子与化学键合： 学习构成物质的最基本单元，理解电子的轨道、能级以及不同原子之间形成化学键合的类型（如共价键、离子键），这将为理解半导体中的载流子行为奠定基础。 晶体结构与晶格： 深入研究固体材料的有序排列方式，特别是半导体材料（如硅、锗、砷化镓）常见的晶体结构，如金刚石立方结构。理解晶格常数、晶面和晶向的概念，以及它们对材料电学性质的影响。 固体能带理论： 这是理解半导体电子行为的基石。我们将详细阐述能带的形成过程，区分导带、价带和禁带。理解不同材料（导体、绝缘体、半导体）在能带结构上的差异，以及它们的能带隙大小如何决定了其导电能力。 电子与空穴： 深入分析半导体中的两种基本载流子——自由电子和空穴。解释它们是如何产生的（热激发、光激发），以及它们在电场作用下的运动。 掺杂与杂质半导体： 讲解掺杂技术如何改变本征半导体的导电性能，从而制造出N型和P型半导体。详细阐述施主能级和受主能级，以及它们在禁带中的位置。理解载流子浓度与掺杂浓度的关系。 载流子统计与费米-狄拉克分布： 介绍描述半导体中载流子分布的统计规律，特别是费米-狄拉克分布函数。理解费米能级在N型、P型和本征半导体中的位置变化，以及它与温度的关系。 半导体材料的制备与生长： 简要介绍几种常见的半导体材料（如单晶硅、多晶硅、化合物半导体）的制备方法，例如直拉法（CZ法）、区熔法（FZ法）等。理解高质量晶体对于高性能器件的重要性。 热力学性质与机械性质： 讨论半导体材料在高温下的行为，热膨胀系数，以及机械强度、硬度等性质，这些在器件制造和封装过程中至关重要。 第二卷：PN结理论与基本二极管 本卷将聚焦于半导体器件中最基本、最重要的结构——PN结。我们将从PN结的形成开始，深入分析其内部物理过程，以及由此产生的各种电学特性。 PN结的形成与耗尽区： 详细解释P型和N型半导体接触时，载流子扩散和复合的现象，从而形成一个耗尽区。分析耗尽区内空间电荷分布和内建电场。 PN结的伏安特性（I-V曲线）： 详细推导PN结在正向偏压、反向偏压和零偏压下的电流-电压关系。解释正向导通机制（载流子注入和少数载流子传输），以及反向截止机制（少数载流子漂移）。 击穿现象： 深入分析PN结在反向偏压下可能发生的两种击穿机制：雪崩击穿和齐纳击穿。解释它们的物理过程和电压阈值。 二极管模型： 介绍理想二极管模型和实际二极管模型，包括结电容、串联电阻等寄生参数。 二极管的主要类型与应用： 整流二极管： 讲解其在AC-DC转换电路中的应用，包括半波整流、全波整流等。 稳压二极管（齐纳管）： 深入分析其稳压原理，以及在稳压电路中的应用。 发光二极管（LED）： 阐述其发光原理（电致发光），以及不同颜色LED的工作特性和应用。 光电二极管（Photodiode）： 解释其光电转换原理，以及在光检测器、光通信中的应用。 肖特基二极管： 介绍其与PN结二极管的区别，如更低的导通电压和更快的开关速度，以及其应用。 第三卷：晶体管原理与应用（BJT与MOSFET） 本卷是电子工程的核心内容之一，将深入探讨两种最主要的半导体器件——双极结型晶体管（BJT）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。我们将详细介绍它们的结构、工作原理、特性曲线和基本应用。 第一部分：双极结型晶体管（BJT） BJT的结构与工作原理： 讲解NPN型和PNP型BJT的结构，包括发射区、基区和集电区。深入分析在不同偏置条件下的工作模式（放大区、截止区、饱和区）。 BJT的电流传输特性： 详细推导BJT的输入特性曲线和输出特性曲线。解释电流放大系数（β）和跨导。 BJT的等效电路模型： 介绍混合π模型和T模型，用于分析BJT电路的动态性能。 BJT的基本放大电路： 分析各种BJT偏置电路（固定偏置、发射极偏置、分压偏置）的设计原理，以及单级放大电路的增益、输入阻抗和输出阻抗。 BJT的开关应用： 讲解BJT作为开关的应用，以及在数字逻辑电路中的作用。 第二部分：金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET） MOSFET的结构与工作原理： 讲解增强型和耗尽型MOSFET的结构，包括源区、漏区、栅极和沟道。深入分析电场效应如何控制沟道的导电性。 MOSFET的伏安特性： 详细推导MOSFET的输出特性曲线和传输特性曲线。解释阈值电压（Vt）、跨导（gm）和零偏压跨导。 MOSFET的等效电路模型： 介绍MOSFET的混合π模型。 MOSFET的基本放大电路： 分析各种MOSFET偏置电路的设计，以及单级放大电路的分析。 MOSFET的开关应用： 讲解MOSFET作为开关在数字电路中的应用，特别是CMOS技术的优势。 NMOS与PMOS的互补应用（CMOS）： 重点介绍CMOS技术，分析CMOS反相器、传输门等基本逻辑门的工作原理，以及其在现代集成电路中的统治地位。 第四卷：集成电路基础与传感器件 本卷将扩展到集成电路（IC）的基本概念，并介绍一些常见的传感器件，展示半导体技术在更广泛领域的应用。 集成电路（IC）的基本概念： IC的形成： 概述微电子制造的基本流程，如光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积等。 IC的种类： 介绍模拟IC和数字IC的区别，以及它们的组成模块。 IC的封装： 简要介绍常见的IC封装类型及其功能。 功率半导体器件： 功率二极管： 介绍其在电源电路中的应用。 功率晶体管（BJT、MOSFET）： 讲解其在电力电子转换中的重要作用，如逆变器、变频器等。 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）： 介绍其结合BJT和MOSFET优点的特点，以及在高功率应用中的优势。 可控硅（Thyristor）家族： 介绍SCR、TRIAC等器件的工作原理和应用，尤其在电力控制领域。 传感器件： 热敏电阻（Thermistor）： 介绍其温度敏感性，以及在温度测量中的应用。 压阻式传感器（Piezoresistive Sensor）： 解释其压力感应原理，以及在压力、应力测量中的应用。 霍尔效应传感器（Hall Effect Sensor）： 介绍其磁场感应原理，以及在位置、速度检测中的应用。 MEMS（微机电系统）传感器： 简要介绍MEMS技术及其在加速度计、陀螺仪等微型传感器中的应用。 第五卷：高级半导体器件与新兴技术 本卷将介绍一些更复杂、更先进的半导体器件，并展望半导体技术的前沿发展趋势。 微波和射频器件： PIN二极管： 介绍其在开关和调制器中的应用。 变容二极管（Varactor Diode）： 讲解其电容随电压变化特性，以及在振荡器、频率合成器中的应用。 场效应晶体管（FET）的高频应用： 介绍MESFET、HEMT等在微波和毫米波通信中的应用。 光电子器件： 激光二极管（LD）： 阐述其受激发射原理，以及在光通信、CD/DVD、激光打印机中的应用。 光电耦合器（Optocoupler）： 介绍其隔离传输信号的原理和应用。 太阳能电池（Photovoltaic Cell）： 深入分析其光伏效应，以及在能源领域的应用。 存储器器件： DRAM（动态随机存取存储器）： 介绍其电容存储原理。 SRAM（静态随机存取存储器）： 介绍其触发器存储原理。 闪存（Flash Memory）： 讲解其非易失性存储原理，以及在U盘、固态硬盘中的应用。 新兴半导体技术与展望： 宽禁带半导体： 介绍氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等材料的优势，以及在高性能功率器件、LED照明、射频器件中的应用。 量子点与纳米电子学： 简要介绍量子效应在电子器件中的潜在应用。 三维集成技术： 展望未来器件和系统设计的发展方向。 通过以上系列图书的学习，读者将能够建立起对电子工程领域最基本、最重要的半导体器件的全面而深入的理解。我们相信，这套教程将成为每一位电子工程学习者的宝贵财富。

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