中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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黃昆，韓汝琦 著

圖書標籤:

• 半導體物理
• 物理學
• 科學史
• 中國科學技術經典文庫
• 半導體
• 固體物理
• 電子學
• 物理教材
• 經典著作
• 科技文獻

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030287281

版次：1

商品編碼：11877188

包裝：平裝

叢書名： 中國科學技術經典文庫

開本：32開

齣版時間：1979-07-01

用紙：膠版紙

頁數：283

字數：357000

正文語種：中文

內容簡介

　　《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》主要介紹與晶體管、集成電路等所謂矽平麵器件有關的半導體物理基礎。第1章、第2章介紹半導體的一般原理；第3章、第4章對pn結、半導體錶麵和MOS晶體管的物理原理進行具體而深入的分析；第5章結閤具體的半導體材料，介紹瞭有關晶體和缺陷的基礎知識。
　　《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》對一些基本概念的講述做到瞭深入淺齣、便於自學，在結閤具體的半導體材料講述晶體缺陷方麵做瞭新的嘗試，《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》可以作為高等學校有關課程的教學參考書，也可供從事半導體技術工作的科技人員和工人閱讀。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 摻雜半導體的導電性
1．1 摻雜和載流子
1．2 電導率和電阻率
1．3 遷移率
1．4 測量電阻率的四探針方法
1．5 擴散薄層的方塊電阻

第2章 能級和載流子
2．1 量子態和能級
2．2 多子和少子的熱平衡
2．3 費米能級
2．4 電子的平衡統計分布規律
2．5 非平衡載流子的復閤
2．6 非平衡載流子的擴散

第3章 pn結
3．1 pn結的電流一電壓關係
3．2 空間電荷區中的復閤和産生電流
3．3 晶體管的電流放大作用
3．4 高摻雜的半導體和pn結
3．5 pn結的擊穿
3．6 pn結的電容效應
3．7 金屬-導體接觸

第4章 半導體錶麵
4．1 錶麵空間電荷區及反型層
4．2 MIS電容器——理想C（V）特性
4．3 實際MIS電容器的C（V）特性及應用
4．4 矽-二氧化矽係統的性質
4．5 MOS場效應晶體管
4．6 電荷耦閤器件

第5章 晶格和缺陷
5．1 晶格
5．2 空位和間隙原子
5．3位錯
5．4 層錯
5．5 相變和相圖

前言/序言

　　近年來，半導體科學技術在許多方麵都有瞭深入的發展，並逐漸形成瞭若乾分支.雖然各分支之間有共同的半導體物理基礎，但是各自的側重點和具體要求很不相同.本書主要講述與晶體管、集成電路等所謂矽平麵器件有關的半導體物理基礎.第1章、第2章介紹半導體的一般原理，但內容著重於矽平麵器件，對一些微觀理論隻作淺顯的介紹，在第3章、第4章中對pn結和半導體錶麵的物理原理以較大篇幅進行瞭具體而深入的分析，第5章盡量結閤半導體實際，介紹有關晶體和缺陷的基礎知識，在本書編寫過程中，許多工廠、科研單位和高等學校的同誌熱情地嚮我們介紹經驗，提供資料，並對寫法提齣寶貴建議，這對我們的工作是很大的啓發和幫助，在此一並錶示衷心的感謝。
　　由於我們經驗和水平有限，書中難免有不妥之處，誠懇地希望讀者批評指正。

中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎 --- 捲首語：探索物質世界的微觀奧秘 半導體，這一在現代信息技術革命中占據核心地位的物質範疇，其物理特性的深入理解，是當代物理學和工程科學不可或缺的基石。本捲《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》旨在係統、嚴謹地構建起讀者對半導體材料基本物理圖像的認知框架。我們深知，一部基礎性的經典著作，其價值不僅在於知識的傳遞，更在於思維方法的引導和對前沿探索的啓迪。 本書的編寫團隊匯集瞭國內在凝聚態物理、固體電子學領域深耕多年的資深學者，他們以數十年的教學與科研經驗為依托，力求在保持科學嚴謹性的同時，兼顧概念的清晰闡述和邏輯的流暢推進。我們深信，唯有紮根於堅實的理論基礎，方能有效地應對半導體器件快速迭代帶來的挑戰。 --- 第一部分：晶體結構與能帶理論的奠基 半導體的奇特電學行為，根源於其獨特的晶體結構和由此衍生的電子能帶結構。本部分將作為全書的理論起點，為後續深入討論提供不可或缺的數學和物理基礎。 第一章 晶體結構基礎與倒易空間 本章首先迴顧經典固體物理中的晶體學基礎，包括布拉維點陣、晶體結構類型（重點關注金剛石結構和閃鋅礦結構）的描述。隨後，引入布拉維格點與晶胞的概念，詳細解析如何使用Wigner-Seitz晶胞來簡化復雜的晶體幾何描述。 關鍵在於對倒易空間（Reciprocal Space）的深入剖析。我們詳述傅裏葉變換在描述晶體周期性勢場中的核心作用，精確定義倒易點陣矢量和布裏淵區（Brillouin Zone）的物理意義。布裏淵區的幾何形狀和對稱性，直接決定瞭電子的能帶結構，因此本章將通過二維和三維模型的直觀演示，幫助讀者掌握其計算方法和空間劃分的意義。 第二章 周期性勢場中的電子運動：Bloch定理 這是理解半導體電子行為的理論核心。本章從薛定諤方程在周期性勢場下的應用齣發，詳細推導並闡述Bloch定理的數學形式及其物理內涵——電子在晶體中以Bloch波的形式運動，其波函數具有晶格平移的周期性。 我們將區分實空間（Real Space）的周期性與倒易空間（Momentum Space）中的運動，解釋為什麼電子的運動可以被描述為在k空間中的有效質量（Effective Mass）運動。此外，本章還會探討在實際計算中常用的近似方法，例如平移不變性的運用。 第三章 能帶結構與電子態密度 在Bloch定理的基礎上，本章將聚焦於如何求解電子能帶（Energy Bands）。我們采用近自由電子模型（Nearly Free Electron Model）和緊束縛模型（Tight-Binding Model）作為重要的近似工具，對比分析這兩種模型在描述不同能帶區域（如金屬與絕緣體/半導體）時的適用性和局限性。 重點解析費米能級（Fermi Level）的概念，並詳細闡述電子態密度（Density of States, DOS）的計算。DOS是連接微觀電子行為與宏觀熱力學性質的關鍵橋梁，本章將推導齣DOS在三維體係中的解析形式，並討論其在區分導體、半導體和絕緣體中的決定性作用。 --- 第二部分：本徵與雜質半導體的電學特性 在建立瞭能帶理論的框架後，本部分將引入實際半導體材料的物理圖像，解析其本徵電學性質，並深入探討摻雜（雜質效應）對這些性質的調控機製。 第四章 本徵半導體的載流子理論 本章聚焦於無雜質的理想半導體。首先，基於能帶理論，精確計算導帶（Conduction Band）和價帶（Valence Band）的載流子濃度。關鍵在於如何確定有效質量 $m_e^$ 和 $m_h^$，並解釋為何它們是描述電子和空穴運動的關鍵參數。 隨後，推導本徵載流子濃度 $n_i$ 的溫度依賴關係，並詳細討論費米能級 $E_F$ 在本徵態下的位置。本章還引入瞭熱激發過程，闡述光照或加熱如何導緻電子從價帶躍遷至導帶，産生等量的電子-空穴對，從而影響材料的電導率。 第五章 雜質半導體與摻雜機製 本章的核心內容是理解雜質（Dopant）如何有效地改變半導體的導電性。我們係統區分施主（Donor）和受主（Acceptor）雜質，並詳細分析它們的電離能和在晶格中的局域態。 對於N型半導體，我們將分析在低溫、中溫（雜質電離區）和高溫（本徵區）下的載流子濃度變化，並確定在雜質濃度遠低於本徵濃度時費米能級的位置。對於P型半導體，采取對稱分析方法，解釋空穴的産生機製。本章還將量化費米能級對摻雜濃度的依賴性，這是設計器件的基礎。 第六章 載流子的輸運現象：遷移率與弛豫時間 電導率 $sigma$ 是宏觀電學性質的量度，它依賴於載流子的濃度和遷移率。本章將深入探討載流子遷移率 $(mu)$ 的物理機製。 重點分析載流子在晶格中運動時所經曆的散射機製，包括： 1. 聲子散射（Phonon Scattering）：熱振動對電子運動的阻礙，分析其與溫度的關係。 2. 雜質離子散射（Ionized Impurity Scattering）：靜電作用對載流子的偏轉。 通過弛豫時間近似（Relaxation Time Approximation），推導遷移率的公式，並解釋Matthiessen定則的物理意義。最後，討論霍爾效應（Hall Effect）在測量載流子類型、濃度和遷移率中的應用。 --- 第三部分：光與半導體的相互作用及界麵物理 現代半導體技術（如光電子器件）依賴於對光與物質相互作用的精確控製。本部分將從量子力學的角度探討光激發過程，並延伸至半導體異質結的界麵物理。 第七章 半導體的光學性質與光生載流子 本章聚焦於光吸收和光緻發光現象。我們將應用費米的黃金定律（Fermi's Golden Rule）來計算光子激發電子躍遷的概率，並討論動量守恒在直接帶隙（Direct Bandgap）和間接帶隙（Indirect Bandgap）材料中的區彆。 詳細分析吸收係數隨光子能量的變化麯綫，確定材料的光學帶隙。在光緻發光方麵，討論電子-空穴復閤過程的幾種主要模式，包括輻射復閤和非輻射復閤，為理解LED和激光器的效率提供理論依據。 第八章 半導體異質結與界麵效應 任何實用的半導體器件都涉及不同材料或不同摻雜區域的界麵（Interface）。本章側重於分析PN結（p-n Junction）的形成。 首先，引入熱力學平衡態下的分析，推導結內電場的形成機製和內建電勢（Built-in Potential）的計算。隨後，詳細分析空間電荷區（Depletion Region）的寬度和電荷分布。本章還將概述理想PN結的伏安特性，為理解二極管的工作原理奠定基礎。對於更復雜的結構，如異質結（Heterojunctions），我們將討論能帶的階梯效應和二維電子氣（2DEG）的形成條件。 --- 結語：基礎與前沿的橋梁 《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》力求以紮實的理論推導和清晰的物理圖像，為讀者，無論是物理學、材料學還是電子工程專業的學生和研究人員，提供一套完整、可依賴的知識體係。本書的每一個章節都旨在確保讀者能夠從最基本的晶體對稱性齣發，逐步構建起對現代半導體器件運作機理的深刻洞察。我們希望，本經典文庫能成為讀者在探索半導體物理領域更深層次問題的堅實起點。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》的書名時，我腦海中立刻聯想到的是那些承載著智慧與知識厚重感的著作。我一直認為，一本真正好的科學著作，不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的啓迪。這本書，我想象它會像一位循循善誘的良師，帶領讀者一步步深入半導體世界的奧秘。我期待它能夠以一種嚴謹而不失趣味的方式，講解半導體材料的晶體結構、能帶理論、導電機製等基礎知識。或許，書中會穿插一些生動形象的比喻，將抽象的物理概念具象化，幫助讀者建立起清晰的物理圖像。更重要的是，我希望這本書能夠展現齣嚴密的邏輯推理過程，以及科學傢們是如何通過對實驗現象的觀察和分析，逐步構建起科學理論的。這不僅僅是知識的積纍，更是科學精神的熏陶，讓我能夠更好地理解科學的本質，以及它如何在人類文明的進程中發揮作用。

評分☆☆☆☆☆

拿到《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》這本書，我腦海中浮現齣的是那些嚴謹的教科書和學術專著。雖然我不是半導體領域的專業人士，但我對物理學一直抱有濃厚的興趣，尤其喜歡那些能夠清晰解釋復雜現象的書籍。我猜這本書會以一種非常係統和邏輯化的方式，逐一剖析半導體材料的微觀世界。從原子的排列組閤，到電子在其中的運動規律，再到由此産生的各種電學和光學特性，每一步都應該是環環相扣，深入淺齣的。我希望書中能夠提供一些直觀的圖示和模型，幫助我這個非專業人士也能理解那些抽象的物理概念。比如，能有對能帶圖的生動解讀，對費米能級的形象比喻，或者對載流子散射機製的細緻描述。如果能有一章專門介紹半導體器件的基本原理，那就再好不過瞭，比如二極管和三極管是如何工作的，它們又是如何利用半導體物理的特性的。

評分☆☆☆☆☆

對於《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》這本書，我抱持著一種“溯源而上”的心態去期待。在如今這個信息爆炸、技術迭代飛快的時代，我們常常容易被最新的技術和應用所吸引，而忽略瞭那些最根本、最核心的科學原理。我認為，真正理解一個領域，必須迴歸到它的源頭。這本書作為“經典文庫”的一部分，想必承載著半導體物理學在我國發展曆程中的重要印記。我猜測它應該會包含一些非常基礎但至關重要的概念，例如晶格振動、載流子統計分布、錶麵與界麵效應等。我希望它能用一種不落俗套的方式來闡述這些概念，或許是通過迴顧曆史上的重要發現，或者通過分析一些經典的理論模型。如果書中能夠穿插一些當時科研條件下的研究方法和思路，那將是非常有價值的，這能讓我們體會到科學研究的艱辛與智慧，從而更加珍視當下所擁有的科研成果。

評分☆☆☆☆☆

第一眼看到《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》，就讓我對這套文庫産生瞭濃厚的興趣。我一直對科學發展史以及那些奠定學科基礎的經典著作心懷敬意，總覺得它們蘊含著比當代前沿研究更深邃的智慧和更宏大的視野。這本《半導體物理基礎》作為其中的一員，想必凝聚瞭我國在該領域早期研究的精華，是梳理半導體科學脈絡不可或缺的一環。我尤其好奇，在那個技術條件相對有限但思想火花四射的年代，我們的科學傢是如何一步步攻剋技術難關，建立起半導體物理的基本理論框架的？這本書會不會像一本武林秘籍，詳細記載瞭那些失傳已久的絕學？我期待它能帶領我穿越時空的阻隔，親身感受那個充滿探索激情與艱辛的年代，去理解那些看似簡單的公式背後，所蘊含的深刻物理直覺和嚴謹邏輯。也許，通過閱讀這本書，我能更深刻地理解“基礎”二字的分量，以及它如何支撐起如今信息時代日新月異的輝煌成就。

評分☆☆☆☆☆

這本《中國科學技術經典文庫·物理捲：半導體物理基礎》給我的感覺，更像是沉澱下來的寶藏，而非一時的潮流。我最近在學習一些關於新型半導體材料的研究，發現很多前沿理論的根基，其實都深深紮根於那些看似“古老”的半導體物理原理。這本書的齣現，恰恰填補瞭我在這方麵知識體係上的一個空白。我猜想，它應該會係統地梳理從晶體結構、電子能帶理論，到載流子輸運、pn結形成等一係列核心概念。我特彆期待它能有詳實的曆史背景介紹，讓我們瞭解這些基本理論是如何被發現和發展的，以及其中有哪些中國科學傢做齣瞭關鍵貢獻。如果書中能夠包含一些早期實驗的案例分析，那就更妙瞭，這能幫助我們理解理論是如何被驗證的，以及實際測量中可能遇到的睏難和解決方法。總而言之，我希望這本書能讓我更紮實地掌握半導體物理的“硬核”知識，為我今後的專業學習和研究打下堅實的基礎。