半导体器件物理（新版）/21世纪高职高专系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王广发 著，顾晓清 编

图书标签:

• 半导体
• 器件物理
• 高职高专
• 教材
• 电子技术
• 物理学
• 21世纪
• 高专
• 半导体材料
• 电路

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111182511

版次：1

商品编码：11096444

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-07-01

用纸：胶版纸

页数：179

字数：289000

编辑推荐

微电子技术是一个高科技的学科，在高职学校作为一个专业来培养人才的时间还不长，适合高职教育的教材也不多。《21世纪高职高专系列教材：半导体器件物理（新版）》是根据高等职业教育的特点来编写的，融合了半导体物理和晶体管原理两部分的内容，可以作为微电子技术专业基础课的教材使用。考虑到高职学生的教育特点，书中尽量减少理论推导，用通俗易懂的语言来阐述半导体物理的基本知识和晶体管的基本原理，为学生学习微电子技术和半导体器件原理打下一个良好的基础。本教材的参考教学时数为100学时。

内容简介

《21世纪高职高专系列教材：半导体器件物理（新版）》融合了半导体物理和晶体管原理两部分的内容。考虑到对高职学生的教育要求，《21世纪高职高专系列教材：半导体器件物理（新版）》在编写时尽量减少理论推导，用通俗易懂的语言来阐述半导体物理的基本知识和晶体管的基本原理。全书共分10章，第1章介绍半导体物理的基础知识，第2章阐述P-N结的特性，第3到6章讲述晶体管的直流特性、交流特性、开关特性和高频大功率晶体管的设计，第7到第10章讲述MOs器件的相关内容。每章均有与教学内容相结合的适量习题。《21世纪高职高专系列教材：半导体器件物理（新版）》可作为高职高专院校微电子技术专业的教材，又可作为微电子技术人员的参考书。

目录

出版说明
前言
第1章 半导体特性
1.1 半导体的晶体结构
1.1.1 晶体的结构
1.1.2 晶体的各向异性
1.2 半导体的电性能
1.2.1 温度和半导体
1.2.2 杂质和半导体
1.2.3 光照和半导体
1.2.4 其他因素和半导体
1.3 半导体中的电子状态和能带
1.3.1 电子的共有化运动
1.3.2 电子状态和能带
1.4 半导体中的杂质和缺陷
1.4.1 半导体中的杂质和杂质能级
1.4.2 半导体中的缺陷和缺陷能级
1.5 载流子的运动
1.5.1 载流子浓度与费米能级位置的关系
1.5.2 本征半导体的载流子浓度
1.5.3 杂质半导体的载流子浓度
1.5.4 载流子的漂移运动
1.5.5 载流子的扩散运动
1.6 非平衡载流子
1.6.1 非平衡载流子的产生和复合
1.6.2 非平衡载流子的寿命
1.6.3 复合理论
1.7 习题

第2章 P-N结
2.1 P-N结及其能带图
2.1.1 P-N结的形成和杂质分布
2.1.2 P-N结的能带图
2.1.3 P-N结的载流子分布
2.2 平衡P-N结
2.2.1 空间电荷区和接触电势差
2.2.2 空间电荷区的电场和电位分布
2.3 P-N结直流特性
2.3.1 非平衡状态的P-N结
2.3.2 P-N结伏安特性
2.3.3 影响P-N结电流电压特性偏离理想方程的各种因素
2.4 P-N结电容
2.4.1 P-N结电容的形成
2.4.2 突变结的势垒电容
2.4.3 线性缓变结的势垒电容
2.4.4 扩散电容
2.5 P-N结击穿
2.5.1 雪崩击穿
2.5.2 隧道击穿
2.5.3 热电击穿
2.5.4 雪崩击穿电压Vn的计算
2.5.5 影响雪崩击穿电压的因素
2.6 习题

第3章 晶体管的直流特性
3.1 概述
3.1.1 晶体管的基本结构及杂质分布
3.1.2 晶体管中载流子浓度分布及传输
3.1.3 晶体管的直流电流放大系数
3.1.4 晶体管的特性曲线
3.2 平面晶体管的电流放大系数及影响电流放大系数的因素
3.2.1 平面晶体管的自建电场
3.2.2 平面晶体管电流放大系数
3.3 晶体管的反向电流
3.3.1 ICBO
3.3.2 IEBO
3.3.3 ICEO
3.4 晶体管的击穿电压
3.4.1 BVCBO和BVCBO
3.4.2 BVCEO
3.5 晶体管的基极电阻
3.5.1 梳状晶体管的基极电阻
3.5.2 圆形晶体管的基极电阻
3.6 习题

第4章 晶体管的频率特性与功率特性
4.1 晶体管的频率特性
4.1.1 晶体管的截止频率、特征频率和最高振荡频率
4.1.2 共基极短路电流放大系数与频率的关系
4.1.3 共发射极短路电流放大系数及其截止频率
4.1.4 晶体管的特征频率fT
4.1.5 提高特征频率的途径
4.2 高频等效电路
4.3 高频功率增益和最高振荡频率
4.3.1 高频功率增益
4.3.2 最佳功率增益GPm
4.3.3 最高振荡频率和高频优值
4.3.4 功率增益随工作点的变化及提高功率增益的途径
4.4 晶体管的大电流特性
4.4.1 集电极最大电流
4.4.2 大电流工作时产生的3个效应
4.5 晶体管的最大耗散功率Pcm和热阻Rr
4.6 功率晶体管的二次击穿和安全工作区
4.6.1 晶体管的二次击穿
4.6.2 晶体管的安全工作区（SOA）
4.7 高频大功率晶体管的图形结构
4.8 习题

第5章 晶体管的开关特性
5.1 二极管的开关作用和反向恢复时间
5.1.1 二极管的开关作用
5.1.2 二极管的反向恢复时间
5.2 开关晶体管的静态特性
5.2.1 晶体管的开关作用
5.2.2 开关晶体管的工作状态
5.3 晶体管开关的动态特性
5.3.1 晶体管的工作区与开关原理
5.3.2 晶体管开关过程的动态分析
5.4 习题

第6章 双极型晶体管的设计
6.1 概述
6.2 高频大功率晶体管的设计
6.2.1 根据使用要求确定主要参数及其指标
6.2.2 纵向结构参数的确定
6.2.3 横向结构参数的确定
6.2.4 主要电学参数的验算
6.3 习题

第7章 半导体表面特性及MOS电容
7.1 半导体表面和界面结构
7.1.1 清洁表面和真实表面
7.1.2 硅.二氧化硅界面的结构
7.2 表面势
7.2.1 空间电荷区和表面势
7.2.2 表面的积累、耗尽和反型
7.3 MOS结构的电容.电压特性
7.3.1 理想MOS的C-V特性
7.3.2 实际MOS的C-V特性曲线
7.4 MOS结构的阈值电压
7.4.1 理想MOS结构的阈值电压
7.4.2 实际MOS结构的阈值电压
7.5 习题

第8章 MOS场效应晶体管的基本特性
8.1 MOSFET的结构和分类
8.1.1 MOSFET的结构
8.1.2 MOSFET的4种类型
8.1.3 MOSFEY的特征
8.2 MOSFET的特性曲线
8.2.1 MOSFET的输出特性曲线
8.2.2 MOSFET的转移特性曲线
8.3 MOSFET的阈值电压
8.3.1 N沟道MOSFET的阈值电压
8.3.2 P沟道MOSFET的阈值电压
8.4 MOSFEr的伏安特性
8.4.1 线性工作区的伏安特性
8.4.2 饱和工作区的伏安特性
8.4.3 击芽区
8.5 MOSFET的频率特性
8.5.1 跨导gm
8.5.2 MOSFET最高振荡频率
8.6 MOSFEET的开关特性
8.6.1 MOS倒相器的定性描述
8.6.2 MOSFET的开关特性
8.7 阈值电压VT的控制和调整
8.8习题

第9章 MOS功率场效应晶体管
9.1 用作功率放大和开关的MOS功率场效应晶体管
9.1.1 用作功率放大的MOS功率场效应晶体管
9.1.2 用作开关的MOS功率场效应晶体管
9.2 MOS功率场效应晶体管的结构
9.2.1 二维横向结构
9.2.2 三维结构
9.3 DMOS晶体管的击穿电压
9.3.1 雪崩击穿
9.3.2 穿通电压
9.4 DMOS晶体管的二次击穿
9.5 温度对MOS晶体管特性的影响
9.5.1 温度对载流子迁移率的影响
9.5.2 温度对阈值电压的影响
9.5.3 温度对漏、源电流、跨导及导通电阻的影响
9.6 习题

第10章 小尺寸MOS器件的特点
10.1 非均匀掺杂对阈值电压的影响
10.1.1 阶梯函数分布近似
10.1.2 高斯分布情况
10.2 MOSFET的小尺寸效应
10.2.1 MOSFET的短沟道效应
10.2.2 MOSFET的窄沟道效应
10.2.3 MOSFET按比例缩小规则
10.2.4 热电子效应
10.3 习题
附录
附录A 扩散结电容和势垒宽度的计算曲线
附录B 硅扩散层表面杂质浓度与扩散层平均电导率的关系曲线
参考文献

前言/序言

《半导体器件物理（新版）/21世纪高职高专系列教材》图书简介 一、本书的时代背景与定位 当今世界，信息技术的飞速发展，以半导体为核心的集成电路产业已成为国家科技竞争力的关键支撑，是衡量一个国家现代化程度的重要标志。从智能手机、个人电脑到大数据中心、人工智能，无不依赖于高性能、低功耗的半导体器件。半导体技术的发展不仅深刻地改变着我们的生活方式，更驱动着社会各行各业的转型升级。 在此背景下，高职高专教育肩负着培养大国工匠，为国家战略性新兴产业输送高素质技术技能人才的重任。《半导体器件物理（新版）/21世纪高职高专系列教材》正是顺应这一时代潮流，为满足新世纪高职高专院校在半导体技术及相关专业教学需求而精心编撰的。本书不仅面向电气工程、电子信息工程、微电子技术、通信工程等相关专业的学生，也适用于从事半导体器件研发、制造、测试、应用等工作的技术人员进行知识更新与能力提升。 本书旨在构建一套符合新时代发展要求，贴近生产实际，突出实践导向，注重理论与技能并重的专业教材，引领学生深入理解半导体世界的奥秘，为他们在未来广阔的半导体领域施展才华奠定坚实的理论基础和实践能力。 二、本书的核心内容与特色 本书聚焦于半导体器件的基本原理、物理机制、结构特性以及主要应用，力求做到内容全面、逻辑清晰、重点突出、深入浅出。 （一）扎实的物理基础： 本书从原子结构和晶体结构入手，系统讲解半导体材料的能带理论、空穴和电子的概念、费米能级以及导电机制。这些基础知识是理解后续所有半导体器件工作原理的基石，本书将以生动形象的比喻和图示，帮助学生建立直观的物理概念，克服抽象理论带来的学习障碍。 原子结构与材料基础： 深入浅出地介绍原子模型、电子壳层结构，以及元素周期表中与半导体相关的元素（如硅、锗、砷化镓等）的特性。 晶体结构与键合： 详细讲解半导体材料常见的晶体结构（如金刚石立方结构），以及共价键的形成和电子在其中的运动。 能带理论： 这是理解半导体导电性的核心。本书将清晰地阐述禁带、价带、导带的概念，以及绝缘体、导体和半导体在能带结构上的根本区别。 载流子： 详尽介绍本征半导体中电子和空穴的产生与复合，以及它们在电场作用下的运动，为理解PN结的形成和工作打下基础。 费米能级： 阐述费米能级在不同温度下和不同掺杂浓度下的变化规律，及其对半导体导电性的影响。 （二）核心半导体器件的深度解析： 本书将重点围绕最基本、最重要的半导体器件展开，逐一剖析其物理原理、结构特点、伏安特性和典型应用。 1. PN结： 形成与平衡： 详细讲解PN结的形成过程，包括扩散和漂移机制，以及PN结内建立的内建电势和空间电荷区。 外加偏置下的行为： 分别阐述PN结在外加正向偏置和反向偏置下的行为，包括正向导通、反向击穿等现象，以及PN结的电容特性。 应用： 介绍PN结在整流二极管、稳压二极管等基础器件中的应用。 2. BJT（双极结型晶体管）： 结构与工作原理： 详细介绍NPN和PNP型BJT的结构，以及其三层（发射区、基区、集电区）的掺杂浓度差异和尺寸关系。深入讲解放大状态下的工作原理，包括载流子注入、扩散、复合以及电流放大作用的物理机制。 输入输出特性： 详细分析BJT的输入特性曲线和输出特性曲线，理解不同工作区域（截止区、放大区、饱和区）的特点。 电参数与模型： 介绍BJT的主要电参数，如电流增益、跨导、输入电阻、输出电阻等，以及常用的等效电路模型（如混合π模型），为电路分析提供工具。 应用： 介绍BJT在放大电路、开关电路中的基本应用。 3. MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）： 结构与原理： 重点介绍N沟道和P沟道增强型MOSFET的结构，包括源极、漏极、栅极、衬底以及栅氧化层。详细讲解栅电压如何控制沟道的形成和导电性，以及阈值电压的概念。 输出特性与跨导特性： 分析MOSFET的输出特性曲线（漏极电流与漏源电压的关系）和跨导特性曲线（漏极电流与栅源电压的关系），理解其不同工作区域（截止区、线性区、饱和区）的特点。 CMOS工艺简介： 简要介绍CMOS（互补金属氧化物-半导体）工艺的原理和优势，为理解现代集成电路打下基础。 应用： 介绍MOSFET在数字逻辑电路、功率器件等领域的广泛应用。 4. 其他重要器件（根据实际教学需求和课程体系进行选择性深入）： 光电器件： 如发光二极管（LED）、光电二极管（PD）、光伏电池等，阐述其光电转换原理。 功率器件： 如功率二极管、功率MOSFET、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等，介绍其在大功率应用中的特点和优势。 集成电路基础： 简要介绍集成电路的发展历程、制造工艺的基本流程以及集成电路的分类，使学生对整个半导体产业有宏观认识。 （三）强调实践与应用： 本书在理论讲解的同时，高度重视理论与实践的结合，旨在培养学生解决实际问题的能力。 实验设计与仿真： 安排一系列的实验项目，覆盖PN结特性测试、BJT和MOSFET参数测量、基本放大电路和开关电路的设计与验证。鼓励学生利用EDA（电子设计自动化）工具进行电路仿真，提前预测和分析电路性能。 案例分析： 选取具有代表性的实际应用案例，分析其中半导体器件在不同应用场景下的工作原理和设计考量。 工程思维培养： 在器件的介绍中，融入了对器件性能指标（如开关速度、功耗、耐压、漏电流等）的讨论，引导学生从工程师的视角思考器件的选择和应用。 （四）“新版”与“21世纪高职高专系列教材”的体现： 内容更新： 本版教材在原有基础上，吸收了近年来半导体技术发展的最新成果，例如对新材料、新结构器件的简介，以及在功率半导体、MEMS（微机电系统）等新兴领域的最新进展的介绍（根据具体更新内容）。 教学方法创新： 采用更加生动、直观的教学方法，图文并茂，增加大量的示意图、流程图、对比表格，力求使抽象的物理概念形象化、易理解。 与时俱进的知识体系： 紧密结合当前高职高专人才培养的目标，强调职业技能的培养，使学生在掌握理论知识的同时，能够快速适应产业需求。 资源整合： 可能会配套提供相关的教学资源，如PPT课件、习题集、仿真软件使用指南、在线学习平台等，构建多维度、互动式的学习环境。 三、本书的学习方法与预期成效 （一）推荐学习方法： 1. 课前预习： 认真阅读教材，初步了解本章内容，标记出不理解的概念和问题。 2. 课堂学习： 积极参与课堂互动，紧跟教师讲解思路，做好笔记，解决预习中遇到的疑问。 3. 课后复习与消化： 认真回顾课堂内容，独立完成教材中的例题和习题，加深对知识点的理解和记忆。 4. 动手实践： 积极完成实验项目，熟悉实验设备和测量方法，通过实际操作巩固理论知识。 5. 仿真练习： 熟练掌握EDA工具的使用，通过仿真验证电路设计，培养分析和解决问题的能力。 6. 拓展阅读： 结合专业方向，查阅相关的技术资料和学术论文，了解半导体技术的最新发展动态。 （二）预期学习成效： 通过学习本书，学生将能够： 掌握扎实的半导体器件物理基础： 深刻理解各种半导体器件的工作原理及其物理机制。 具备分析和设计基本半导体电路的能力： 能够根据应用需求，选择合适的器件，并进行简单的电路分析和设计。 熟悉半导体器件的主要性能参数： 了解不同器件的优缺点，并能对其进行性能评估。 培养严谨的科学思维和工程实践能力： 能够独立进行实验操作、数据分析和问题排查。 为后续专业课程和职业发展奠定坚实基础： 为进一步学习集成电路设计、微电子工艺、通信系统等高级课程，以及从事相关技术工作做好准备。 四、结语 《半导体器件物理（新版）/21世纪高职高专系列教材》是一本集理论性、实践性、先进性于一体的优秀教材，它将伴随每一位有志于投身半导体行业的学子，开启探索微观世界、创造电子未来的旅程。我们相信，本书将为培养新时代优秀的半导体技术技能人才贡献重要力量，为中国半导体产业的蓬勃发展注入不竭动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉是，它更像是为“动手派”的读者量身打造的。在学习过程中，我发现书中的实验章节占据了相当大的比重，而且实验的步骤描述得非常清晰，所需器材也尽可能地贴近实际教学环境。我尤其喜欢其中关于MOSFET特性的实验部分，通过实际操作，我不仅学会了如何搭建电路，还亲眼观察到了不同栅极电压下漏极电流的变化规律，这比单纯看公式要来得直观和深刻。书中还提供了很多仿真软件的应用指导，这对于我们这些可能缺乏实际实验条件的学生来说，无疑是一大福音。通过仿真，我们可以模拟出各种器件在不同条件下的工作状态，提前预知潜在的问题，并进行优化设计。这种理论与实践相结合的学习模式，极大地提高了我的学习效率和动手能力，让我对半导体器件的理解不再停留在理论层面，而是真正能够“玩转”它们。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《半导体器件物理（新版）》时，我并没有抱太高的期望，毕竟市面上的教材琳琅满目，很多都大同小异。然而，翻开第一页，我就被它的编排方式所吸引。作者并没有一开始就深入到复杂的公式和抽象的概念中，而是从半导体材料的宏观特性讲起，比如它的导电性为什么介于导体和绝缘体之间，这背后有着怎样的晶体结构和电子行为。这种由表及里、循序渐进的讲解方式，让原本枯燥的理论变得生动形象，即使是初学者也能轻松理解。特别是关于PN结形成的章节，作者用非常直观的比喻和图示，将载流子的扩散和漂移过程展现得淋漓尽致，我甚至能想象出电子和空穴在电场作用下的“旅行”。而且，书中穿插了大量的实际应用案例，比如手机芯片、LED照明等，让我能立刻感受到半导体技术在日常生活中的重要性，也激发了我进一步深入学习的兴趣。总的来说，这本书在基础概念的引入和理解上下了很大功夫，为我打下了坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

阅读《半导体器件物理（新版）》的过程，我最大的感受是它的“新”。不仅仅是“新版”这个词，而是它所涵盖的内容和讲解的视角都非常有前瞻性。书中不仅讲解了传统的BJT、MOSFET等经典器件，还花了大量篇幅介绍了一些新兴的半导体技术，例如MEMS（微机电系统）中的传感器件、以及一些与物联网和人工智能相关的特色半导体材料和器件。对于一些前沿概念，作者并没有避而不谈，而是用相对易懂的语言进行了介绍，并指出了它们未来的发展趋势。这让我感觉这本书不仅仅是在教授现有的知识，更是在引导我们去思考未来的技术方向。在我看来，对于我们高职高专的学生来说，了解这些“新”的东西至关重要，因为我们毕业后即将投身于日新月异的科技行业，只有掌握最前沿的知识，才能在未来的工作中立足。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，刚拿到这本《半导体器件物理（新版）》时，我并没有对它抱有多大的期待，因为高职高专的教材，往往在深度上会有些不足，或者过于偏重应用而忽略了基础。然而，这本书却给了我意想不到的惊喜。它的内容组织非常合理，从最基础的能带理论、晶体结构开始，一步步深入到各种晶体管、二极管的工作原理。最让我印象深刻的是，作者在讲解过程中，会穿插大量的图示和模型，将抽象的电子运动具象化，使得理解过程变得轻松很多。比如，在讲解PN结的形成时，作者用生动形象的比喻，让我一下子就明白了扩散电流和漂移电流是如何形成的。此外，书中还提到了很多实际的应用案例，例如在手机、电脑等电子产品中的应用，这让我能够将所学的理论知识与实际联系起来，感受到半导体技术在现代社会中的重要性，从而激发起我更强的学习动力。总的来说，这本书在内容的深度和广度上都达到了一个非常好的平衡点，既有扎实的基础理论，又不乏贴近实际的应用，是一本非常值得推荐的教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论深度和广度上都做得相当不错，让我感觉物超所值。我特别欣赏它在数学推导上的严谨性，对于一些关键公式的推导过程，作者都给出了详细的步骤，并且会对每一个符号的含义和物理意义进行解释，这让我能够真正理解公式背后的原理，而不是死记硬背。同时，这本书也涉及到了很多与器件性能相关的分析方法，比如器件的结电容、寄生参数、以及在高频下的响应特性等等。这些内容对于我们将来从事器件设计、制造或者测试工作的人来说，是非常实用的。书中还包含了大量的例题和习题，难度适中，涵盖了各种类型的题目，能够很好地巩固和检验我们对知识的掌握程度。做完这些题目后，我感觉自己对半导体器件的理解又上了一个台阶。