半導體器件物理（新版）/21世紀高職高專係列教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王廣發 著，顧曉清 編

圖書標籤:

• 半導體
• 器件物理
• 高職高專
• 教材
• 電子技術
• 物理學
• 21世紀
• 高專
• 半導體材料
• 電路

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111182511

版次：1

商品編碼：11096444

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2011-07-01

用紙：膠版紙

頁數：179

字數：289000

編輯推薦

微電子技術是一個高科技的學科，在高職學校作為一個專業來培養人纔的時間還不長，適閤高職教育的教材也不多。《21世紀高職高專係列教材：半導體器件物理（新版）》是根據高等職業教育的特點來編寫的，融閤瞭半導體物理和晶體管原理兩部分的內容，可以作為微電子技術專業基礎課的教材使用。考慮到高職學生的教育特點，書中盡量減少理論推導，用通俗易懂的語言來闡述半導體物理的基本知識和晶體管的基本原理，為學生學習微電子技術和半導體器件原理打下一個良好的基礎。本教材的參考教學時數為100學時。

內容簡介

《21世紀高職高專係列教材：半導體器件物理（新版）》融閤瞭半導體物理和晶體管原理兩部分的內容。考慮到對高職學生的教育要求，《21世紀高職高專係列教材：半導體器件物理（新版）》在編寫時盡量減少理論推導，用通俗易懂的語言來闡述半導體物理的基本知識和晶體管的基本原理。全書共分10章，第1章介紹半導體物理的基礎知識，第2章闡述P-N結的特性，第3到6章講述晶體管的直流特性、交流特性、開關特性和高頻大功率晶體管的設計，第7到第10章講述MOs器件的相關內容。每章均有與教學內容相結閤的適量習題。《21世紀高職高專係列教材：半導體器件物理（新版）》可作為高職高專院校微電子技術專業的教材，又可作為微電子技術人員的參考書。

目錄

齣版說明
前言
第1章 半導體特性
1.1 半導體的晶體結構
1.1.1 晶體的結構
1.1.2 晶體的各嚮異性
1.2 半導體的電性能
1.2.1 溫度和半導體
1.2.2 雜質和半導體
1.2.3 光照和半導體
1.2.4 其他因素和半導體
1.3 半導體中的電子狀態和能帶
1.3.1 電子的共有化運動
1.3.2 電子狀態和能帶
1.4 半導體中的雜質和缺陷
1.4.1 半導體中的雜質和雜質能級
1.4.2 半導體中的缺陷和缺陷能級
1.5 載流子的運動
1.5.1 載流子濃度與費米能級位置的關係
1.5.2 本徵半導體的載流子濃度
1.5.3 雜質半導體的載流子濃度
1.5.4 載流子的漂移運動
1.5.5 載流子的擴散運動
1.6 非平衡載流子
1.6.1 非平衡載流子的産生和復閤
1.6.2 非平衡載流子的壽命
1.6.3 復閤理論
1.7 習題

第2章 P-N結
2.1 P-N結及其能帶圖
2.1.1 P-N結的形成和雜質分布
2.1.2 P-N結的能帶圖
2.1.3 P-N結的載流子分布
2.2 平衡P-N結
2.2.1 空間電荷區和接觸電勢差
2.2.2 空間電荷區的電場和電位分布
2.3 P-N結直流特性
2.3.1 非平衡狀態的P-N結
2.3.2 P-N結伏安特性
2.3.3 影響P-N結電流電壓特性偏離理想方程的各種因素
2.4 P-N結電容
2.4.1 P-N結電容的形成
2.4.2 突變結的勢壘電容
2.4.3 綫性緩變結的勢壘電容
2.4.4 擴散電容
2.5 P-N結擊穿
2.5.1 雪崩擊穿
2.5.2 隧道擊穿
2.5.3 熱電擊穿
2.5.4 雪崩擊穿電壓Vn的計算
2.5.5 影響雪崩擊穿電壓的因素
2.6 習題

第3章 晶體管的直流特性
3.1 概述
3.1.1 晶體管的基本結構及雜質分布
3.1.2 晶體管中載流子濃度分布及傳輸
3.1.3 晶體管的直流電流放大係數
3.1.4 晶體管的特性麯綫
3.2 平麵晶體管的電流放大係數及影響電流放大係數的因素
3.2.1 平麵晶體管的自建電場
3.2.2 平麵晶體管電流放大係數
3.3 晶體管的反嚮電流
3.3.1 ICBO
3.3.2 IEBO
3.3.3 ICEO
3.4 晶體管的擊穿電壓
3.4.1 BVCBO和BVCBO
3.4.2 BVCEO
3.5 晶體管的基極電阻
3.5.1 梳狀晶體管的基極電阻
3.5.2 圓形晶體管的基極電阻
3.6 習題

第4章 晶體管的頻率特性與功率特性
4.1 晶體管的頻率特性
4.1.1 晶體管的截止頻率、特徵頻率和最高振蕩頻率
4.1.2 共基極短路電流放大係數與頻率的關係
4.1.3 共發射極短路電流放大係數及其截止頻率
4.1.4 晶體管的特徵頻率fT
4.1.5 提高特徵頻率的途徑
4.2 高頻等效電路
4.3 高頻功率增益和最高振蕩頻率
4.3.1 高頻功率增益
4.3.2 最佳功率增益GPm
4.3.3 最高振蕩頻率和高頻優值
4.3.4 功率增益隨工作點的變化及提高功率增益的途徑
4.4 晶體管的大電流特性
4.4.1 集電極最大電流
4.4.2 大電流工作時産生的3個效應
4.5 晶體管的最大耗散功率Pcm和熱阻Rr
4.6 功率晶體管的二次擊穿和安全工作區
4.6.1 晶體管的二次擊穿
4.6.2 晶體管的安全工作區（SOA）
4.7 高頻大功率晶體管的圖形結構
4.8 習題

第5章 晶體管的開關特性
5.1 二極管的開關作用和反嚮恢復時間
5.1.1 二極管的開關作用
5.1.2 二極管的反嚮恢復時間
5.2 開關晶體管的靜態特性
5.2.1 晶體管的開關作用
5.2.2 開關晶體管的工作狀態
5.3 晶體管開關的動態特性
5.3.1 晶體管的工作區與開關原理
5.3.2 晶體管開關過程的動態分析
5.4 習題

第6章 雙極型晶體管的設計
6.1 概述
6.2 高頻大功率晶體管的設計
6.2.1 根據使用要求確定主要參數及其指標
6.2.2 縱嚮結構參數的確定
6.2.3 橫嚮結構參數的確定
6.2.4 主要電學參數的驗算
6.3 習題

第7章 半導體錶麵特性及MOS電容
7.1 半導體錶麵和界麵結構
7.1.1 清潔錶麵和真實錶麵
7.1.2 矽.二氧化矽界麵的結構
7.2 錶麵勢
7.2.1 空間電荷區和錶麵勢
7.2.2 錶麵的積纍、耗盡和反型
7.3 MOS結構的電容.電壓特性
7.3.1 理想MOS的C-V特性
7.3.2 實際MOS的C-V特性麯綫
7.4 MOS結構的閾值電壓
7.4.1 理想MOS結構的閾值電壓
7.4.2 實際MOS結構的閾值電壓
7.5 習題

第8章 MOS場效應晶體管的基本特性
8.1 MOSFET的結構和分類
8.1.1 MOSFET的結構
8.1.2 MOSFET的4種類型
8.1.3 MOSFEY的特徵
8.2 MOSFET的特性麯綫
8.2.1 MOSFET的輸齣特性麯綫
8.2.2 MOSFET的轉移特性麯綫
8.3 MOSFET的閾值電壓
8.3.1 N溝道MOSFET的閾值電壓
8.3.2 P溝道MOSFET的閾值電壓
8.4 MOSFEr的伏安特性
8.4.1 綫性工作區的伏安特性
8.4.2 飽和工作區的伏安特性
8.4.3 擊芽區
8.5 MOSFET的頻率特性
8.5.1 跨導gm
8.5.2 MOSFET最高振蕩頻率
8.6 MOSFEET的開關特性
8.6.1 MOS倒相器的定性描述
8.6.2 MOSFET的開關特性
8.7 閾值電壓VT的控製和調整
8.8習題

第9章 MOS功率場效應晶體管
9.1 用作功率放大和開關的MOS功率場效應晶體管
9.1.1 用作功率放大的MOS功率場效應晶體管
9.1.2 用作開關的MOS功率場效應晶體管
9.2 MOS功率場效應晶體管的結構
9.2.1 二維橫嚮結構
9.2.2 三維結構
9.3 DMOS晶體管的擊穿電壓
9.3.1 雪崩擊穿
9.3.2 穿通電壓
9.4 DMOS晶體管的二次擊穿
9.5 溫度對MOS晶體管特性的影響
9.5.1 溫度對載流子遷移率的影響
9.5.2 溫度對閾值電壓的影響
9.5.3 溫度對漏、源電流、跨導及導通電阻的影響
9.6 習題

第10章 小尺寸MOS器件的特點
10.1 非均勻摻雜對閾值電壓的影響
10.1.1 階梯函數分布近似
10.1.2 高斯分布情況
10.2 MOSFET的小尺寸效應
10.2.1 MOSFET的短溝道效應
10.2.2 MOSFET的窄溝道效應
10.2.3 MOSFET按比例縮小規則
10.2.4 熱電子效應
10.3 習題
附錄
附錄A 擴散結電容和勢壘寬度的計算麯綫
附錄B 矽擴散層錶麵雜質濃度與擴散層平均電導率的關係麯綫
參考文獻

前言/序言

《半導體器件物理（新版）/21世紀高職高專係列教材》圖書簡介 一、本書的時代背景與定位 當今世界，信息技術的飛速發展，以半導體為核心的集成電路産業已成為國傢科技競爭力的關鍵支撐，是衡量一個國傢現代化程度的重要標誌。從智能手機、個人電腦到大數據中心、人工智能，無不依賴於高性能、低功耗的半導體器件。半導體技術的發展不僅深刻地改變著我們的生活方式，更驅動著社會各行各業的轉型升級。 在此背景下，高職高專教育肩負著培養大國工匠，為國傢戰略性新興産業輸送高素質技術技能人纔的重任。《半導體器件物理（新版）/21世紀高職高專係列教材》正是順應這一時代潮流，為滿足新世紀高職高專院校在半導體技術及相關專業教學需求而精心編撰的。本書不僅麵嚮電氣工程、電子信息工程、微電子技術、通信工程等相關專業的學生，也適用於從事半導體器件研發、製造、測試、應用等工作的技術人員進行知識更新與能力提升。 本書旨在構建一套符閤新時代發展要求，貼近生産實際，突齣實踐導嚮，注重理論與技能並重的專業教材，引領學生深入理解半導體世界的奧秘，為他們在未來廣闊的半導體領域施展纔華奠定堅實的理論基礎和實踐能力。 二、本書的核心內容與特色 本書聚焦於半導體器件的基本原理、物理機製、結構特性以及主要應用，力求做到內容全麵、邏輯清晰、重點突齣、深入淺齣。 （一）紮實的物理基礎： 本書從原子結構和晶體結構入手，係統講解半導體材料的能帶理論、空穴和電子的概念、費米能級以及導電機製。這些基礎知識是理解後續所有半導體器件工作原理的基石，本書將以生動形象的比喻和圖示，幫助學生建立直觀的物理概念，剋服抽象理論帶來的學習障礙。 原子結構與材料基礎： 深入淺齣地介紹原子模型、電子殼層結構，以及元素周期錶中與半導體相關的元素（如矽、鍺、砷化鎵等）的特性。 晶體結構與鍵閤： 詳細講解半導體材料常見的晶體結構（如金剛石立方結構），以及共價鍵的形成和電子在其中的運動。 能帶理論： 這是理解半導體導電性的核心。本書將清晰地闡述禁帶、價帶、導帶的概念，以及絕緣體、導體和半導體在能帶結構上的根本區彆。 載流子： 詳盡介紹本徵半導體中電子和空穴的産生與復閤，以及它們在電場作用下的運動，為理解PN結的形成和工作打下基礎。 費米能級： 闡述費米能級在不同溫度下和不同摻雜濃度下的變化規律，及其對半導體導電性的影響。 （二）核心半導體器件的深度解析： 本書將重點圍繞最基本、最重要的半導體器件展開，逐一剖析其物理原理、結構特點、伏安特性和典型應用。 1. PN結： 形成與平衡： 詳細講解PN結的形成過程，包括擴散和漂移機製，以及PN結內建立的內建電勢和空間電荷區。 外加偏置下的行為： 分彆闡述PN結在外加正嚮偏置和反嚮偏置下的行為，包括正嚮導通、反嚮擊穿等現象，以及PN結的電容特性。 應用： 介紹PN結在整流二極管、穩壓二極管等基礎器件中的應用。 2. BJT（雙極結型晶體管）： 結構與工作原理： 詳細介紹NPN和PNP型BJT的結構，以及其三層（發射區、基區、集電區）的摻雜濃度差異和尺寸關係。深入講解放大狀態下的工作原理，包括載流子注入、擴散、復閤以及電流放大作用的物理機製。 輸入輸齣特性： 詳細分析BJT的輸入特性麯綫和輸齣特性麯綫，理解不同工作區域（截止區、放大區、飽和區）的特點。 電參數與模型： 介紹BJT的主要電參數，如電流增益、跨導、輸入電阻、輸齣電阻等，以及常用的等效電路模型（如混閤π模型），為電路分析提供工具。 應用： 介紹BJT在放大電路、開關電路中的基本應用。 3. MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）： 結構與原理： 重點介紹N溝道和P溝道增強型MOSFET的結構，包括源極、漏極、柵極、襯底以及柵氧化層。詳細講解柵電壓如何控製溝道的形成和導電性，以及閾值電壓的概念。 輸齣特性與跨導特性： 分析MOSFET的輸齣特性麯綫（漏極電流與漏源電壓的關係）和跨導特性麯綫（漏極電流與柵源電壓的關係），理解其不同工作區域（截止區、綫性區、飽和區）的特點。 CMOS工藝簡介： 簡要介紹CMOS（互補金屬氧化物-半導體）工藝的原理和優勢，為理解現代集成電路打下基礎。 應用： 介紹MOSFET在數字邏輯電路、功率器件等領域的廣泛應用。 4. 其他重要器件（根據實際教學需求和課程體係進行選擇性深入）： 光電器件： 如發光二極管（LED）、光電二極管（PD）、光伏電池等，闡述其光電轉換原理。 功率器件： 如功率二極管、功率MOSFET、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等，介紹其在大功率應用中的特點和優勢。 集成電路基礎： 簡要介紹集成電路的發展曆程、製造工藝的基本流程以及集成電路的分類，使學生對整個半導體産業有宏觀認識。 （三）強調實踐與應用： 本書在理論講解的同時，高度重視理論與實踐的結閤，旨在培養學生解決實際問題的能力。 實驗設計與仿真： 安排一係列的實驗項目，覆蓋PN結特性測試、BJT和MOSFET參數測量、基本放大電路和開關電路的設計與驗證。鼓勵學生利用EDA（電子設計自動化）工具進行電路仿真，提前預測和分析電路性能。 案例分析： 選取具有代錶性的實際應用案例，分析其中半導體器件在不同應用場景下的工作原理和設計考量。 工程思維培養： 在器件的介紹中，融入瞭對器件性能指標（如開關速度、功耗、耐壓、漏電流等）的討論，引導學生從工程師的視角思考器件的選擇和應用。 （四）“新版”與“21世紀高職高專係列教材”的體現： 內容更新： 本版教材在原有基礎上，吸收瞭近年來半導體技術發展的最新成果，例如對新材料、新結構器件的簡介，以及在功率半導體、MEMS（微機電係統）等新興領域的最新進展的介紹（根據具體更新內容）。 教學方法創新： 采用更加生動、直觀的教學方法，圖文並茂，增加大量的示意圖、流程圖、對比錶格，力求使抽象的物理概念形象化、易理解。 與時俱進的知識體係： 緊密結閤當前高職高專人纔培養的目標，強調職業技能的培養，使學生在掌握理論知識的同時，能夠快速適應産業需求。 資源整閤： 可能會配套提供相關的教學資源，如PPT課件、習題集、仿真軟件使用指南、在綫學習平颱等，構建多維度、互動式的學習環境。 三、本書的學習方法與預期成效 （一）推薦學習方法： 1. 課前預習： 認真閱讀教材，初步瞭解本章內容，標記齣不理解的概念和問題。 2. 課堂學習： 積極參與課堂互動，緊跟教師講解思路，做好筆記，解決預習中遇到的疑問。 3. 課後復習與消化： 認真迴顧課堂內容，獨立完成教材中的例題和習題，加深對知識點的理解和記憶。 4. 動手實踐： 積極完成實驗項目，熟悉實驗設備和測量方法，通過實際操作鞏固理論知識。 5. 仿真練習： 熟練掌握EDA工具的使用，通過仿真驗證電路設計，培養分析和解決問題的能力。 6. 拓展閱讀： 結閤專業方嚮，查閱相關的技術資料和學術論文，瞭解半導體技術的最新發展動態。 （二）預期學習成效： 通過學習本書，學生將能夠： 掌握紮實的半導體器件物理基礎： 深刻理解各種半導體器件的工作原理及其物理機製。 具備分析和設計基本半導體電路的能力： 能夠根據應用需求，選擇閤適的器件，並進行簡單的電路分析和設計。 熟悉半導體器件的主要性能參數： 瞭解不同器件的優缺點，並能對其進行性能評估。 培養嚴謹的科學思維和工程實踐能力： 能夠獨立進行實驗操作、數據分析和問題排查。 為後續專業課程和職業發展奠定堅實基礎： 為進一步學習集成電路設計、微電子工藝、通信係統等高級課程，以及從事相關技術工作做好準備。 四、結語 《半導體器件物理（新版）/21世紀高職高專係列教材》是一本集理論性、實踐性、先進性於一體的優秀教材，它將伴隨每一位有誌於投身半導體行業的學子，開啓探索微觀世界、創造電子未來的旅程。我們相信，本書將為培養新時代優秀的半導體技術技能人纔貢獻重要力量，為中國半導體産業的蓬勃發展注入不竭動力。

評分☆☆☆☆☆

閱讀《半導體器件物理（新版）》的過程，我最大的感受是它的“新”。不僅僅是“新版”這個詞，而是它所涵蓋的內容和講解的視角都非常有前瞻性。書中不僅講解瞭傳統的BJT、MOSFET等經典器件，還花瞭大量篇幅介紹瞭一些新興的半導體技術，例如MEMS（微機電係統）中的傳感器件、以及一些與物聯網和人工智能相關的特色半導體材料和器件。對於一些前沿概念，作者並沒有避而不談，而是用相對易懂的語言進行瞭介紹，並指齣瞭它們未來的發展趨勢。這讓我感覺這本書不僅僅是在教授現有的知識，更是在引導我們去思考未來的技術方嚮。在我看來，對於我們高職高專的學生來說，瞭解這些“新”的東西至關重要，因為我們畢業後即將投身於日新月異的科技行業，隻有掌握最前沿的知識，纔能在未來的工作中立足。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，剛拿到這本《半導體器件物理（新版）》時，我並沒有對它抱有多大的期待，因為高職高專的教材，往往在深度上會有些不足，或者過於偏重應用而忽略瞭基礎。然而，這本書卻給瞭我意想不到的驚喜。它的內容組織非常閤理，從最基礎的能帶理論、晶體結構開始，一步步深入到各種晶體管、二極管的工作原理。最讓我印象深刻的是，作者在講解過程中，會穿插大量的圖示和模型，將抽象的電子運動具象化，使得理解過程變得輕鬆很多。比如，在講解PN結的形成時，作者用生動形象的比喻，讓我一下子就明白瞭擴散電流和漂移電流是如何形成的。此外，書中還提到瞭很多實際的應用案例，例如在手機、電腦等電子産品中的應用，這讓我能夠將所學的理論知識與實際聯係起來，感受到半導體技術在現代社會中的重要性，從而激發起我更強的學習動力。總的來說，這本書在內容的深度和廣度上都達到瞭一個非常好的平衡點，既有紮實的基礎理論，又不乏貼近實際的應用，是一本非常值得推薦的教材。

評分☆☆☆☆☆

這本書在理論深度和廣度上都做得相當不錯，讓我感覺物超所值。我特彆欣賞它在數學推導上的嚴謹性，對於一些關鍵公式的推導過程，作者都給齣瞭詳細的步驟，並且會對每一個符號的含義和物理意義進行解釋，這讓我能夠真正理解公式背後的原理，而不是死記硬背。同時，這本書也涉及到瞭很多與器件性能相關的分析方法，比如器件的結電容、寄生參數、以及在高頻下的響應特性等等。這些內容對於我們將來從事器件設計、製造或者測試工作的人來說，是非常實用的。書中還包含瞭大量的例題和習題，難度適中，涵蓋瞭各種類型的題目，能夠很好地鞏固和檢驗我們對知識的掌握程度。做完這些題目後，我感覺自己對半導體器件的理解又上瞭一個颱階。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本《半導體器件物理（新版）》時，我並沒有抱太高的期望，畢竟市麵上的教材琳琅滿目，很多都大同小異。然而，翻開第一頁，我就被它的編排方式所吸引。作者並沒有一開始就深入到復雜的公式和抽象的概念中，而是從半導體材料的宏觀特性講起，比如它的導電性為什麼介於導體和絕緣體之間，這背後有著怎樣的晶體結構和電子行為。這種由錶及裏、循序漸進的講解方式，讓原本枯燥的理論變得生動形象，即使是初學者也能輕鬆理解。特彆是關於PN結形成的章節，作者用非常直觀的比喻和圖示，將載流子的擴散和漂移過程展現得淋灕盡緻，我甚至能想象齣電子和空穴在電場作用下的“旅行”。而且，書中穿插瞭大量的實際應用案例，比如手機芯片、LED照明等，讓我能立刻感受到半導體技術在日常生活中的重要性，也激發瞭我進一步深入學習的興趣。總的來說，這本書在基礎概念的引入和理解上下瞭很大功夫，為我打下瞭堅實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感覺是，它更像是為“動手派”的讀者量身打造的。在學習過程中，我發現書中的實驗章節占據瞭相當大的比重，而且實驗的步驟描述得非常清晰，所需器材也盡可能地貼近實際教學環境。我尤其喜歡其中關於MOSFET特性的實驗部分，通過實際操作，我不僅學會瞭如何搭建電路，還親眼觀察到瞭不同柵極電壓下漏極電流的變化規律，這比單純看公式要來得直觀和深刻。書中還提供瞭很多仿真軟件的應用指導，這對於我們這些可能缺乏實際實驗條件的學生來說，無疑是一大福音。通過仿真，我們可以模擬齣各種器件在不同條件下的工作狀態，提前預知潛在的問題，並進行優化設計。這種理論與實踐相結閤的學習模式，極大地提高瞭我的學習效率和動手能力，讓我對半導體器件的理解不再停留在理論層麵，而是真正能夠“玩轉”它們。