Springer手册精选原版系列：半导体数据手册（上册 第2册） [Semiconductors:Data Handbook(3rd Edition)] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[德] 马德朗（Otfried Madelung） 编

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• 电子工程
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• 技术手册
• 电路设计

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560345147

版次：1

商品编码：11468161

包装：平装

丛书名： Springer手册精选原版系列

外文名称：Semiconductors:Data Handbook(3rd Edition)

开本：16开

出版时间：2014-03-01

用纸：胶版纸

页数：396

正

内容简介

　　《Springer手册精选原版系列：半导体数据手册（上册 第2册）》是包含了几乎所有的半导体材料实验数据的参考书，适用对象包括材料、微电子学、电子科学与技术等专业的本科生和研究生，以及从事半导体研究的专业人员。本手册内容包括：四面体键元素及其化合物特性的实验数据（B）；III、V、VI族元素特性的实验数据（C）；各族元素的二元化合物特性的实验数据（D）；各族元素的三元化合物特性的实验数据（E）;硼、过渡金属和稀土化合物半导体特性的实验数据（F）；以及相关材料的晶体结构、电学特性、晶格属性、传输特性、光学特性、杂质和缺陷等内容。

内页插图

目录

A Introduction
General remarks to the structure of this volume
2 Physical quantities tabulated in this volume
B Tetrahedrally bonded elements and compounds
1 Elements of the IVth group and IV-IV compounds
1.0 Crystal structure and electronic structure
1.1 Diamond (C)
1.2 Silicon (Si)
1.3 Gcrmanium (Ge)
1.4 Grey tin (a-Sn)
1.5 Silicon carbide (SiC)
1.6 Silicon germanium mixed crystals ( SixGe 1-x)

2 III-V compounds
2.0 Crystal structure and electronic structure
2.1 Boron nitride (BN)
2.2 Boron phosphide (BP)
2.3 Boron arsenide (BAs)
2.4 Boron antimonide (BSb)
2.5 Aluminumnitride(AIN)
2.6 Aluminum phosphide (AIP)
2.7 Aluminumarsenide (AIAs)
2.8 Aluminum antimonide (AISb)
2.9 Gallium nitride (GaN)
2.10 Gallium phosphide (GaP)
2.11 Gallium arsenide (GaAs)
2.12 Gallium antimonide (GaSb)
2.13 Indium nitride (InN)
2.14 Indiumphosphide (InP)
2.15 Indium arsenide (InAs)
2.16 Indium antimonide (InSb)
2.17 Ternary alloys lattice matched to binary III-V compounds
2.18 Quaternary alloys lattice matched to binary III-V compounds

3 II-VI compounds
3.0 Crystal structure and electronic structure
3.1 Beryllium oxide (Be0)
3.2 Beryllium sulfide (BeS)
3.3 Beryllium selenide (BeSe)
3.4 Beryllium telluride (BeTe)
3.5 Magnesium oxide (Mg0)
3.6 Magnesium sulfide (MgS)
3.7 Magnesium selenide (MgSe)
3.8 Magnesium telluride (MgTe)
3.9 Calcium oxide (Ca0)
3.10 Strontium oxide (Sr0)
3.11 Barium oxide (Ba0)
3.12 Zinc oxide (Zn0)
3.13 Zinc sulfide (ZnS)
3.14 Zinc selenide (ZnSe)
3.15 Zinc telluride (ZnTe)
3.16 Cadmium oxide (Cd0)
3.17 Cadmium sulfide (CdS)
3.18 Cadmium selenide (CdSe)
3.19 Cadmium telluride (CdTe)
3.20 Mercury oxide (Hg0)
3.21 Mercury sulfide (HgS)
3.22 Mercury selenide (HgSe)
3.23 Mercury telluride (HgTe)

4 I-VII compounds
4.0 Crystal structure and electronic structure
4.1 Cuprous fluoride (CuF)
4.2 Cuprous chloride (-{-CuCl)
4.3 Cuprous bromide (y-CuBr)
4.4 Cuprous iodide (γ-Cul)
4.5 Silver fluoride (AgF).,
4.6 Silver chloride (AgCl)
4.7 Silver bromide (AgBr)
4.8 Silver iodide (Agl)
……
5 Ⅲ2-Ⅵ3 compounds
6 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2 compounds(included are I-Fe-VI2 compounds)
7 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ2 compounds
8 12-Ⅳ-Ⅵ3 compounds
9 13-Ⅴ-Ⅵ4 compounds

前言/序言

Springer手册精选原版系列：半导体数据手册（上册 第2册） 产品介绍： 《Springer手册精选原版系列：半导体数据手册（上册 第2册）》是半导体领域内一份不可或缺的权威参考资料，它汇集了自该领域起源以来最重要的研究成果、关键器件信息以及前沿发展动态。本手册的第三版（Semiconductors: Data Handbook (3rd Edition)）延续了Springer出版的严谨性与学术深度，为工程师、研究人员、学生以及任何对半导体技术感兴趣的专业人士提供了一个全面、详实且高度实用的知识宝库。 内容概述： 本手册旨在为读者提供关于半导体材料、器件、特性以及相关应用领域的权威数据和深入分析。它并非仅仅是数据的堆砌，而是将庞杂的半导体知识体系进行梳理和整合，以一种逻辑清晰、便于查阅的方式呈现。 上册（Volume 1） 上册主要涵盖了半导体领域的基础理论、材料科学以及基础器件的原理和特性。 第一部分：半导体物理基础 晶体结构与键合：深入阐述了半导体材料的原子排列方式，包括立方晶格（如硅、锗）、闪锌矿结构（如砷化镓、氮化镓）等，以及不同晶体键合（共价键、离子键）对材料电学性质的影响。详细介绍了布里渊区、晶格振动（声子）等概念，这些对于理解载流子散射和热导至关重要。 能带理论：这是理解半导体工作原理的核心。手册详细解释了绝缘体、导体和半导体的能带结构差异，包括价带、导带、禁带宽度（Eg）以及其随温度、压力和掺杂浓度的变化。介绍了直接带隙和间接带隙半导体的概念，这对于光电器件的设计具有决定性意义。 载流子统计与传输：深入探讨了本征半导体和外延半导体的载流子浓度，包括电子和空穴的有效质量、费米能级以及麦克斯韦-玻尔兹曼近似与费米-狄拉克统计的应用。详细分析了载流子的运动机制，如漂移（在电场作用下）和扩散（由于浓度梯度），以及它们如何决定材料的电导率。重点介绍了霍尔效应及其在测量载流子浓度和迁移率中的应用。 缺陷与杂质：阐述了半导体材料中存在的各种缺陷，包括点缺陷（空位、填隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。分析了这些缺陷对载流子寿命、迁移率以及器件性能的负面影响。详细介绍了掺杂的作用，包括n型掺杂（施主杂质）和p型掺杂（受主杂质），以及不同掺杂剂的能级位置和扩散行为。 第二部分：半导体材料 元素半导体：对硅（Si）和锗（Ge）这两种最常见的元素半导体进行了详尽的介绍。包括它们的物理性质（熔点、密度、热导率、热膨胀系数）、化学性质（氧化、蚀刻）、晶体生长方法（柴可拉斯基法、区熔法）以及在半导体制造中的关键作用。 化合物半导体：广泛涵盖了III-V族（如GaAs, GaN, InP）、II-VI族（如CdTe, ZnSe）以及IV-IV族（如SiC）等化合物半导体。详细列出了它们的关键参数，如带隙能量、迁移率、击穿电压、热导率，并讨论了它们各自在特定应用领域的优势，例如GaAs在高速电子器件和光电子器件中的应用，GaN在功率器件和LEDs中的应用，SiC在高温和高功率器件中的应用。 有机半导体与量子点：介绍了近年来发展迅速的有机半导体材料（如共轭聚合物、小分子）及其在OLED、有机太阳能电池等领域的应用。同时，也探讨了量子点（Quantum Dots）独特的量子尺寸效应，及其在显示技术、生物成像等领域的潜力。 第三部分：基本半导体器件原理 PN结：这是所有半导体器件的基础。手册详细解释了PN结的形成、结电压、耗尽层、扩散电流和漂移电流，以及PN结在正向偏压和反向偏压下的伏安特性。介绍了PN结的电容效应，包括结电容和扩散电容。 二极管：涵盖了各种类型的二极管，如整流二极管、稳压二极管（齐纳二极管）、肖特基二极管、变容二极管、PIN二极管、光电二极管、发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。为每种二极管提供了详细的电气参数（正向压降、反向漏电流、击穿电压、响应时间、光谱特性等）和应用说明。 晶体管： 双极结型晶体管（BJT）：深入分析了NPN和PNP型BJT的工作原理，包括不同工作区域（截止、放大、饱和）的特性。详细阐述了电流增益（β）、输入电阻、输出电阻、跨导等关键参数，以及BJT在开关和放大电路中的应用。 场效应晶体管（FET）：涵盖了结型场效应晶体管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。重点介绍了MOSFET的工作机制，包括阈值电压（Vt）、栅极电容、沟道形成与调制，以及n沟道和p沟道MOSFET的特性。详尽列出了其关键参数（导通电阻、跨导、开关速度）和在集成电路、功率电子中的广泛应用。 第2册（Volume 2） 第2册（通常指手册的后续部分，具体内容根据实际版本可能有所调整，此处为通用性的阐述，涵盖了更复杂和先进的器件及应用）将深入探讨更复杂的半导体器件、集成电路以及新兴技术。 第四部分：功率半导体器件 功率MOSFET（VMOS, LDMOS）：针对大功率应用，详细介绍了不同类型的功率MOSFET，包括其高击穿电压、低导通电阻的设计和特性。 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）：结合了BJT和MOSFET的优点，是高电压、大电流应用的理想选择。手册将深入分析IGBT的结构、工作原理、参数（如电压控制、电流驱动）和应用。 静电放电（ESD）保护器件：介绍用于保护敏感电子元件免受静电损坏的各种二极管和晶体管，包括TVS二极管、TSS器件等。 功率二极管：包括快恢复二极管、超快恢复二极管、肖特基功率二极管等，重点关注其高电流处理能力、低损耗以及快速开关特性。 第五部分：集成电路（IC） 微电子技术基础：简要回顾了半导体制造工艺流程，包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入等关键步骤。 模拟集成电路：涵盖了运算放大器、稳压器、滤波器、比较器等模拟IC的设计原理、关键参数（增益带宽积、压摆率、输入偏置电流）和应用。 数字集成电路：介绍了逻辑门、触发器、寄存器、计数器、微处理器（CPU）等数字IC的结构、逻辑功能和设计方法。 存储器器件：详细介绍了随机存取存储器（RAM，包括SRAM和DRAM）、只读存储器（ROM，包括PROM、EPROM、EEPROM）和闪存（Flash Memory）的工作原理、存储密度、读写速度和功耗特性。 专用集成电路（ASIC）和可编程逻辑器件（PLD）：介绍了ASIC的设计流程和优势，以及可编程逻辑器件（如FPGA, CPLD）的结构、工作原理和在原型设计和灵活应用中的作用。 第六部分：光电子器件与传感器 光电探测器：除了前面提到的光电二极管，还包括雪崩光电二极管（APD）、光电晶体管、光敏电阻等，详细介绍了它们的灵敏度、响应速度、量子效率等参数。 LEDs与激光二极管（LD）：深入探讨了不同材料体系（如GaN基、AlGaAs基）LEDs的光效、色温、显色指数等参数。详细分析了LDs的腔体结构、阈值电流、输出功率、光谱宽度以及在通信、显示、工业领域的应用。 太阳能电池：介绍了不同类型太阳能电池（如硅基、薄膜、多结）的工作原理、能量转换效率、填充因子和开路电压等关键性能指标。 图像传感器：涵盖了电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器，重点分析了它们的像素结构、量子效率、信噪比和动态范围。 MEMS器件：介绍了微机电系统（MEMS）在传感器领域的应用，如加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风等。 第七部分：新兴半导体技术与应用 宽禁带半导体（GaN, SiC）：重点关注氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）在电力电子、射频通信、LED照明等领域日益增长的重要性，详细介绍其高温、高频、高压的性能优势。 量子计算与量子器件：初步探讨了半导体在量子计算中的潜在作用，如超导量子比特、量子点自旋比特等。 柔性电子与可穿戴设备：介绍了用于柔性显示、柔性传感器、可穿戴电子设备的有机半导体和可拉伸半导体材料。 人工智能与机器学习在半导体设计中的应用：简要提及AI技术如何辅助芯片设计、性能优化和故障预测。 核心价值与读者对象： 《Springer手册精选原版系列：半导体数据手册（上册 第2册）》的出版，旨在为全球半导体行业的从业者和学术研究者提供一个权威、全面、系统性的信息平台。 为工程师提供设计工具：手册中详尽的器件参数、特性曲线、应用指南以及可靠性数据，是工程师进行电路设计、器件选型、系统集成时的宝贵参考。无论是设计微处理器、功率转换器，还是开发新型光电器件，都能从中找到所需的数据支持。 为研究人员提供前沿洞察：手册中对于基础物理原理的深入阐述，以及对新兴材料和器件的介绍，能够帮助研究人员快速了解学科前沿，发现新的研究方向和技术瓶颈。 为学生提供学习基石：对于半导体专业及相关领域（如电子工程、材料科学、物理学）的学生而言，本手册是系统学习半导体知识、掌握核心概念、理解器件工作原理的理想教材和参考书。 为决策者提供行业视野：手册中的技术信息和发展趋势分析，也能为企业管理者和政策制定者提供关于半导体行业发展方向的洞察。 特点与优势： 数据权威性与准确性：手册中的数据均来源于经过同行评审的研究论文、制造商的官方规格书以及权威的行业数据库，保证了其高度的准确性和可靠性。 内容全面性与系统性：从基础理论到先进器件，从材料特性到应用范畴，内容覆盖广泛，结构清晰，易于读者进行知识体系的构建和信息的检索。 国际化视野：作为Springer出版的国际化手册，它汇集了全球范围内在半导体领域最杰出的贡献和最新的研究成果，能够帮助读者了解国际最新的技术动态和发展趋势。 易于查阅的设计：手册通常采用索引、目录、交叉引用等多种方式，方便读者快速定位所需信息。其详细的图表和数据表格，更是直观地呈现了关键的技术参数。 总结： 《Springer手册精选原版系列：半导体数据手册（上册 第2册）》不仅仅是一本数据手册，更是半导体领域数十年积累的智慧结晶。它以其严谨的学术态度、丰富的数据内容和实用的应用指导，成为了半导体从业者和研究者案头必备的参考工具，为推动半导体技术的创新与发展提供了坚实的基础。无论是深入探索半导体物理的奥秘，还是精通各类半导体器件的设计与应用，本手册都将是您最值得信赖的向导。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书的时候，首先映入眼帘的是那严谨而富有条理的结构。它将庞杂的半导体世界，以一种非常清晰、逻辑严密的方式呈现出来。这本书的叙事风格，与其说是“写”，不如说是“构建”。它像一位经验丰富的建筑师，为我搭建了一个通向半导体深度理解的框架。 书中从最基础的半导体物理概念出发，逐步深入到各种复杂器件的设计原理和应用。它并没有急于介绍最新的技术，而是先确保读者对基本原理有了扎实的掌握。这种“由浅入深”的教学方式，对于我这样需要系统性学习的人来说，是极其宝贵的。我不用担心会被突如其来的高深概念弄得不知所措。 我尤其欣赏书中对不同半导体器件的“分门别类”和“深入剖析”。无论是基础的PN结，还是复杂的微处理器核心，书中都给予了同样的重视。它会详细解释每个器件的结构、工作机制，以及其在更复杂的系统中所扮演的角色。当我阅读关于存储器章节时，它对SRAM和DRAM工作原理的细致讲解，让我对这两者的区别和联系有了豁然开朗的感觉。 这本书的语言风格也非常专业和精确。它使用了大量的行业术语，但同时又通过清晰的解释和恰当的比喻，让这些术语变得易于理解。我能够感觉到作者在写作过程中，始终站在读者的角度，力求将最复杂的知识以最清晰的方式传递。 这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一次系统的“半导体导览”。它带领我穿越半导体的各个角落，了解它们的历史、现状和未来。它的结构化和系统性的内容，为我构建了一个完整的知识体系，让我能够从宏观到微观，全面地理解这个至关重要的领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为那些对半导体世界充满好奇，尤其是想要深入了解其内部机制的读者量身打造的。我个人一直对电子元器件的物理特性和其背后的科学原理感到着迷，这本书恰恰满足了这一点。它不仅仅是简单地罗列数据，更重要的是，它会带你一步步解析不同半导体材料的晶体结构、能带理论，以及这些微观世界的奥秘如何直接影响到宏观的器件性能。 书中对于不同半导体材料（如硅、锗、砷化镓等）的特性进行了详尽的比较和分析，从禁带宽度、载流子迁移率到热稳定性等等，都提供了权威的数据和深入的解释。这对于理解为什么不同的应用场景需要选择不同的半导体材料至关重要。例如，在高性能计算领域，我了解到为什么砷化镓会比硅有更快的开关速度，书中详细阐述了其载流子迁移率的优势，以及在高温环境下硅的局限性。 我尤其欣赏的是，书中并非只停留在理论层面，而是将理论知识与实际器件的构建和应用紧密结合。它会讲解不同半导体工艺（如扩散、离子注入、光刻等）是如何在材料层面实现特定的器件结构，以及这些工艺参数如何影响最终的器件性能。当我读到关于MOSFET的章节时，书中关于栅极氧化层的厚度、掺杂浓度等细节的讲解，让我对这个看似简单的晶体管有了全新的认识，也理解了为什么微电子技术的进步如此依赖于材料科学的突破。 这本书为我打开了一个全新的视角，让我看到了那些隐藏在手机、电脑、甚至我们日常生活中各种电器背后的精密科学。它让我对半导体行业的发展历程有了更深刻的理解，特别是从早期的锗时代到现在的硅基主导，再到对新材料的探索，整个发展脉络都清晰可见。书中不仅提供了翔实的历史数据，还对未来半导体技术的发展趋势进行了前瞻性的探讨，这对于像我这样希望在这个领域有所发展的人来说，无疑是一笔宝贵的财富。 最后，这本书的排版和图示也是我非常喜欢的一点。清晰的图表和高质量的插图，将复杂的概念变得易于理解。我经常会在阅读过程中对照图示，加深对文字内容的理解。而且，它的内容安排也非常有逻辑性，从基础概念到高级应用，层层递进，让我能够循序渐进地吸收知识，而不是被海量的信息淹没。这对于一本技术手册来说，是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最直观的感受就是它的“实用性”。我不是纯粹的理论研究者，更多的是在实际的工程应用中接触半导体。这本书恰好弥补了我在应用层面的一些知识空白。它没有过多地纠缠于那些过于抽象的数学推导，而是直接切入半导体器件的实际性能和应用场景。 书中对各种常见半导体器件（如二极管、三极管、场效应管、集成电路等）的工作原理和应用进行了详尽的阐述。并且，它不是简单地介绍“是什么”，而是会告诉你“为什么是这样”，以及“在什么情况下这样最好”。例如，在讲解不同类型的二极管时，书中会分析它们在整流、稳压、信号检测等不同应用中的优势和劣势，并给出相应的选择建议。 我特别喜欢的是书中关于“故障排除”和“性能优化”的部分。虽然这部分在我的版本中可能不是最核心的内容，但它提供的思路和方法对我很有启发。书中会列举一些常见的半导体器件失效模式，以及可能的原因，并给出相应的检测和修复建议。这对于一个需要在实际生产环境中进行调试和维护的工程师来说，是无价的。 另外，书中也对不同半导体工艺对器件性能的影响进行了深入的探讨。比如，在提到CMOS工艺时，它会详细解释不同工艺参数（如沟道长度、栅极电压、温度等）如何影响器件的开关速度、漏电流、功耗等关键指标。这让我能够更清晰地理解，为什么不同厂家、不同代际的芯片在性能上会有显著差异。 这本书就像一个实用的“工具箱”，里面装满了解决实际工程问题的“利器”。它让我能够更自信地面对各种半导体相关的挑战，并找到最有效的解决方案。它的内容紧密结合实际应用，让学习过程更加有目的性和成就感。

评分☆☆☆☆☆

这套精选原版系列手册，我最看重的还是它提供的那些“硬核”数据。在这个信息爆炸的时代，可靠、权威的参考资料显得尤为珍贵。这本书就像一个宝库，里面包含了大量关于各种半导体材料、器件、以及相关参数的详尽列表和图表。我作为一名硬件工程师，在实际工作中经常需要查阅这些数据来评估材料的适用性，或者进行性能预测，而这本书提供的精度和全面性，是我在其他地方很难找到的。 书中对于不同半导体器件的特性曲线，例如二极管的伏安特性、三极管的输出特性和转移特性等，都给出了非常详细的图示和数据。这让我能够直观地理解这些器件的工作原理，以及在不同工作状态下的表现。特别是当我在设计新的电路或者排查现有电路故障时，能够有这样一份详实的数据作为参考，能够极大地提高我的工作效率和问题的解决能力。 让我印象深刻的是，书中不仅仅是罗列了基本参数，还对一些特殊半导体材料和器件进行了深入的介绍。例如，对于一些新型的宽禁带半导体材料（如碳化硅、氮化镓）在功率器件领域的应用，书中提供了非常前沿的分析和数据。这让我了解到，半导体技术并非止步不前，而是不断有新的突破和发展，而这本书及时地将这些最新的研究成果和应用信息呈现出来。 此外，这本书的严谨性也让我非常信赖。作为Springer出版的原版系列，其学术价值和专业性毋庸置疑。它引用了大量的研究文献和数据来源，保证了内容的准确性和可靠性。对于任何需要进行严谨科学研究或者技术开发的人来说，这样一份权威的参考资料是不可或缺的。我甚至会把其中的一些数据作为我研究报告的支撑依据。 总的来说，这本书的价值在于它提供的那些经过权威验证的、详实的数据。它不仅仅是一本书，更像是一个随时待命的、值得信赖的“技术顾问”，能够帮助我在半导体领域的工作中，做出更明智的决策，解决更复杂的问题。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让人读起来“上头”的书，因为它提供的信息如此丰富且具有深度。我原本对半导体知识只是泛泛了解，但自从接触了这本书，我的认知维度被彻底打开了。它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的启发。 书中对半导体材料的“演进史”进行了非常精彩的描绘。从早期的锗，到现在的硅，再到未来可能的 GaN、SiC 等材料，书中都给出了详实的背景信息和技术分析。我了解到，每一次材料的革新，都伴随着半导体性能的巨大飞跃，以及应用领域的拓展。 让我印象深刻的是，书中不仅仅是讲解“理论”，还会涉及到“实践”。它会分析不同工艺步骤对半导体材料性能的影响，以及这些变化如何在最终的器件上体现出来。这让我明白，半导体制造是一个极其精密的工程，每一个环节都至关重要。 我也非常喜欢书中对“挑战与未来”的探讨。它并没有将半导体技术描绘成一个已经完全成熟的领域，而是坦诚地指出了当前面临的技术瓶颈，以及未来可能的研究方向。这让我看到了半导体领域无限的可能性，也激发了我进一步探索的兴趣。 总而言之，这本书不仅仅是一本教科书，更像是一次“头脑风暴”。它用严谨的科学态度，结合生动的案例，将一个复杂的技术领域变得既迷人又易于理解。它让我不仅仅是学会了知识，更学会了如何去思考和分析半导体相关的问题。