半导体物理与器件(第三版)——国外电子与通信教材系列
目录:
绪论 半导体和集成电路
历史
集成电路(IC)
制造
参考文献
第1章 固体晶格结构
1.1 半导体材料
1.2 固体类型
1.3 空间晶格
1.4 原子价键
*1.5 固体中的缺陷和杂质
*1.6 半导体材料的生长
1.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第2章 量子力学初步
2.1 量子力学的基本原理
2.2 薛定谔波动方程
2.3 薛定谔波动方程的应用
*2.4 原子波动理论的延伸
2.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第3章 固体量子理论初步
3.1 允带与禁带
3.2 固体中电的传导
3.3 三维扩展
3.4 状态密度函数
3.5 统计力学
3.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第4章 平衡半导体
4.1 半导体中的载流子
4.2 掺杂原子与能级
4.3 非本征半导体
4.4 施主和受主的统计学分布
4.5 电中性状态
4.6 费米能级的位置
4.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第5章 载流子输运现象
5.1 载流子的漂移运动
5.2 载流子扩散
5.3 杂质梯度分布
*5.4 霍尔效应
5.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第6章 半导体中的非平衡过剩载流子
6.1 载流子的产生与复合
6.2 过剩载流子的性质
6.3 双极输运
6.4 准费米能级
*6.5 过剩载流子的寿命
*6.6 表面效应
6.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第7章 pn结
7.1 pn结的基本结构
7.2 零偏
7.3 反偏
*7.4 非均匀掺杂pn结
7.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第8章 pn结二极管
8.1 pn结电流
8.2 pn结的小信号模型
8.3 产生?复合电流
8.4 结击穿
*8.5 电荷存储与二极管瞬态
*8.6 隧道二极管
8.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第9章 金属半导体和半导体异质结
9.1 肖特基势垒二极管
9.2 金属?半导体的欧姆接触
9.3 异质结
9.4 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第10章 双极晶体管
10.1 双极晶体管的工作原理
10.2 少子的分布
10.3 低频共基极电流增益
10.4 非理想效应
10.5 等效电路模型
10.6 频率上限
10.7 大信号开关
*10.8 其他的双极晶体管结构
10.9 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第11章 金属?氧化物?半导体场效应晶体管基础
11.1 双端MOS结构
11.2 电容?电压特性
11.3 MOSFET基本工作原理
11.4 频率限制特性
*11.5 CMOS技术
11.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第12章 金属?氧化物?半导体场效应晶体管:概念的深入
12.1 非理想效应
12.2 MOSFET按比例缩小理论
12.3 阈值电压的修正
12.4 附加电学特性
*12.5 辐射和热电子效应
12.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第13章 结型场效应晶体管
13.1 JFET概念
13.2 器件的特性
*13.3 非理想因素
*13.4 等效电路和频率限制
*13.5 高电子迁移率晶体管
13.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第14章 光器件
14.1 光学吸收
14.2 太阳能电池
14.3 光电探测器
14.4 光致发光和电致发光
14.5 光电二极管
14.6 激光二极管
14.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第15章 半导体功率器件
15.1 功率双极晶体管
15.2 功率MOSFET
15.3 散热片和结温
15.4 半导体闸流管
15.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
附录A 部分参数符号列表
附录B 单位制、单位换算和通用常数
附录C 元素周期表
附录D 误差函数
附录E 薛定谔波动方程的推导
附录F 能量单位——电子伏特
附录G 部分习题参考答案
索引
N沟道增强型MOSFET 为什么源极要与衬底引线连在一起呢?
晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种,如图从三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大,PNP型三极管发射区"发射"的是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子,其移动方向与电流方向相反,故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
晶体三极管的电流放大作用
晶体三极管具有电流放大作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
晶体三极管的三种工作状态
截止状态:当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,我们称三极管处于截止状态。
放大状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并处于某一恰当的值时,三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置,这时基极电流对集电极电流起着控制作用,使三极管具有电流放大作用,其电流放大倍数β=ΔIc/ΔIb,这时三极管处放大状态。
饱和导通状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并当基极电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不怎么变化,这时三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。
根据三极管工作时各个电极的电位高低,就能判别三极管的工作状态,因此,电子维修人员在维修过程中,经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压,从而判别三极管的工作情况和工作状态。
三极管的导通条件是:发射结加正向电压,集电结加反向电压。
发射结加正向电压,就是基极和发射极之间所加电压Ube,是按箭头的指向加PN结的电压,即硅管加0.7V;锗管加0.2V。
集电结加反向电压,就是在集电结的PN结上加反压Ube才能把基区的电荷吸引过来、。此电压较高,在手机中一般为1~3.6V。
PNP三极管的导通电压是Ue>Ub>Uc;NPN三极管为Uc>Ub>Ue。
反之则截止。
对于增强型N沟道的MOSFET,我们希望的是形成沟道后,在两个重掺杂的n区中形成以电子为主的电子流,但是其中的寄生的pn结是不可避免的,例如n区与衬底p之间形成了pn结,必须使其零偏或者反偏,即使Vbs>=0。但是值得注意的是,在实际IC电路中,对于直接与VDD相连的PMOS其Vsb=0,与GND相连的NMOS其Vbs=0,但是那些不与VDD和GND相连的MOSFET其中存在的体效应现象,对NMOS而言,当Vbs>0会使其阈值电压增大,对于PMOS也同理,这会影响到器件的中点电压Vm。
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