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半导体器件物理学习与考研指导

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  • ISBN:9787030267399
  • 装帧:一般胶版纸
  • 册数:暂无
  • 重量:暂无
  • 开本:B5
  • 页数:220
  • 出版时间:2022-08-01
  • 条形码:9787030267399 ; 978-7-03-026739-9

内容简介

本书是和《半导体器件物理(第二版)》同步使用的教学辅导教材,可用于相关课程的学习和考研。本书除提纲挈领地提供了《半导体器件物理(第二版)》各章知识要点之外,对书中绝大部分的基本概念、名词术语和问题、理论推导和命题证明、主要图表分析及应用和习题给出了解答。全书共分为9章,分别为半导体物理基础、PN结、双极结型晶体管、金属-半导体结、结型场效应晶体管和金属-半导体场效应晶体管、金属-氧化物-半导体场效应晶体管、电荷转移器件、太阳电池和光电二极管、发光管与半导体激光器。

目录

目录
丛书序
前言
第1章 半导体物理基础 1
1.1 知识点归纳 1
1.载流了的统计分布 1
2.电荷输运现象 3
3.非均匀半导体中的内建场 4
4.准费米能级 5
5.复合机制 6
6.表面复合和表面复合速度 6
7.半导体中的基本控制方程 7
1.2 习题解答 8
第2章 PN结 19
2.1 知识点归纳 19
1.热平衡PN结 19
2.偏压的PN结 19
3.理想PN结二极管的直流电流电压特性 20
4.空间电荷区复合电流和产生电流 21
5.隧道电流 21
6.温度对PN结I-V特性的影响 22
7.耗尽层电容、求杂质分布和变容二极管 22
8.PN结二极管的频率特性 23
9.PN结二极管的开关特性 24
10.PN结击穿 25
2.2 基本概念与问题 26
2.3 理论推导与命题证明 28
2.4 图表解析与应用 38
2.5 习题解答 40
第3章 双极结型晶体管 61
3.1 知识点归纳 61
1.基本工作原理(以NPN型为例) 61
2.理想双极结型晶体管中的电流传输 62
3.埃伯斯莫尔(Ebers-MoII)方程 64
4.缓变基区晶体管(Gummel-Poon模型) 66
5.基区扩展电阻和电流集聚效应 67
6.基区宽度调变效应 67
7.品体管的频率响应 67
8.混接π模型等效电路 68
9.晶体管的开关特性 69
10.反向电流和击穿电压 69
3.2 基本概念与问题 69
3.3 理论推导与命题证明 71
3.4 图表解析与应用 74
3.5 习题解答 77
第4章 金属-半导体结 91
4.1 知识点归纳 91
1.肖特基势垒 91
2.界面态对势垒高度的影响 92
3.镜像力对势垒高度的影响 92
4.肖特基势垒二极管的电流电压特性 92
5.金属-绝缘体-半导体肖特基二极管 93
6.肖特基势二极管和PN结二极管之间的比较 93
7.欧姆接触非整流的M-S结 94
4.2 基本概念与问题 94
4.3 理论推导与命题证明 95
4.4 图表解析与座用 98
4.5 习题解答 100
第5章 结型场效应晶体管和金属-半导体场效应晶体管 107
5.1 知识点归纳 107
1.理想JFET的I-V特性 107
2.静态特性 108
3.小信号参数和等效电路 109
4.JFET的*高工作频率 110
5.沟道长度调制效应 110
6.金属半导体场效应品体管 110
7 JFET和MESFET的类型 110
5.2 基本概念与问题 111
5.3 理论推导与命题证明 112
5.4 图表解析与应用 113
5.5 习题解答 114
第6章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管 121
6.1 知识点归纳 121
1.理想MOS结构的表面空间电荷区 121
2.理想MOS电容器 122
3.沟道电导与阈值电压 123
4.实际MOS的电容-电压特性和阈值电压 123
5.MOS场效应品体管的I-V特性 124
6.等效电路和频率响应 125
7.MOS场效应晶体管的类型 126
8.孤阈值区 126
9.影响阈值电压的其余因素 126
10.器件的小型化 127
6.2 基本概念与问题 127
6.3 理论推导与命题证明 129
6.4 图表解析与应用 132
6.5 习题解答 133
第7章 电荷转移器件 143
7.1 知识点归纳 143
1.深耗尽状态和表面势阱 143
2.MOS电容的瞬态特性 143
3.信息电荷的输运、传输效率 144
4.埋沟CCD(BCCD) 144
5.信息电椅的注入和检测 145
6.集成斗链器件 145
7.电荷耦合图像器 145
7.2 基本概念与问题 146
7.3 理论推导与命题证明 147
7.4 图表解析与应用 150
7.5 习题解答 150
第8章 半导体太阳电池和光电二极管 157
8.1 知识点归纳 157
1.PN结的光生伏打效应 157
2.太阳电池的I-V特性 157
3.太阳电池的效率 158
4.光产生电流与收集效率 158
5.提高太阳电池效率的措施 159
6.肖特基势垒和MIS太阳电池 159
7.光电二极管 159
8.PIN光电二极管 159
9.光电二极管的特性参数 160
8.2 基本概念与问题 160
8.3 理论推导与命题证明 164
8.4 图表解析与应用 165
8.5 习题解答 165
第9章 发光二极管和半导体激光器 175
9.1 知识点归纳 175
1.辐射复合与非辐射复合 175
2.LED的基本结构和工作原理 175
3.LED的特性参数 176
4.几类重要的LED 176
9.2 基本概念与问题 179
9.3 理论推导与命题证明 182
9.4 图表解析与应用 183
9.5 习题解答 183
第10章 吉林大学硕士研究生入学考试“半导体器件物理”试题 187
2006年试题 187
2007年试题 188
2008年试题 189
2009年试题 190
第11章 吉林大学硕士研究生入学考试“半导体器件物理”试题参考答案 193
2006年试题参考答案 193
2007年试题参考答案 197
2008年试题参考答案 200
2009年试题参考答案 204
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节选

第1章半导体物理基础 1.1 知识点归纳 1.载流子的统计分布 1)导带电子浓度 式中 称为导带有效状态密度. 2)价带空穴浓度 半导体物理基础 式中 称为价带有效状态密度. 3)导带电子浓度和价带空穴浓度之积 式中,Eg为禁带宽度,Eg与温度有关,可以把它写成经验关系式 于是 式中,K1为常数 (1-7-14) (1-7-15) (1-7-17) (1-7-18) (1-7-21) (1-7-22) (1-7-23) 4)本征半导体 电中性方程 (1-7-24) 本征费米能级 (1-7-25) 本征载流子浓度 (1-7-26) 5)质量作用定律 (1-7-27) 利用ni和Ei,也可以把电子和空穴浓度写成以下形式: (1-7-28) (1-7-29) 6)只有一种杂质的半导体 (1)N型半导体 在杂质饱和电离的温度范同内,导带电子浓度等于施主浓度 (1-7-30) (1-7-31) 费米能级 (1-7-32) 或 (1-7-33) N型半导体费米能级位于导带底之下,本征费米能级之上.而月.施主浓度越高,费米能级越靠近导带底.随着温度升高,费米能级逐渐远离导带底. (2)P型半导体 杂质饱和电离的温度范围内 (1-7-34) 费米能级 费米能级位于价带顶之上,本征费米能级之下,受主浓度越高,费米能级越靠近价带顶,温度越高,费米能级越远离价带顶. 7)杂质补偿半导体 在Nd>Na的半导体中 相应的费米能级为 在Na>Nd的半导体中 相应的费米能级为 (1-7-35) (1-7-36) (1-7-37) 2.电荷输运现象 在漂移和扩散同时存在的情况下,空穴和电子的流密度分别为 (1-7-38) (1-7-39) (1-7-40) (1-7-41) (1-7-42) (1-7-43) (1-7-44) (1-7-45) (1-9-22) (1-9-23) 电流密度分别为 在一维情况卜,空穴和电子的电流分别为 式中A为电流垂直流过的而积. 3.非均匀半导体中的内建场 电场ε定义为电势ψ的负梯度 电势与电子势能的关系为 取 一维情况下可以把电场表示为 表示静电势. 与此类似,定义 (1-9-24) (1-9-25) (1-9-26) (1-9-27) (1-10-5) 为费米势, 于是 (1-10-6) (1-10-7) 式中(1-10-8) 称为半导体的热电势.在热平衡情况下,费米势为常数,可以把它取为零基准,于是 (1-10-9) (1-10-10) 非均匀的杂质分布会在半导体中形成电场,称为内建电场(自建电场).在热平衡情况下,有 对于N型半导体,有 (1-10-14) (1-10-15) 对于P型半导体,有 (1-10-16) (1-10-17) 4.准费米能级 1)费米能级的定义 在非甲衡状态下可以定义EF和EFp两个量以代替EF,使得 式中,EF和EFp分别称为电了和空穴的准费米能级,和。分别为相应的准费米势,表示为 2)修正的欧姆定律 (1-12-5) (1-12-6) 式(1-12-5)和式(1-12-6)称为修正的欧姆定律,其中 (1-12-7) 和 (1-12-8) 分别称为电子和空穴的等效电导率,修正的欧姆定律虽然在形式上和欧姆定律一致,但它包括了载流子的漂移和扩散的综合效应. 从修正欧姆定律可以看出,若(短路情况),则费米能级恒定(即,电流为零.处于热平衡的半导体j=0),费米能级恒定,或者说,热平衡系统具有统一的费米能级. 5.复合机制 1)直接复合 在小注入条件下 (1-13-7) 对于本征半导体,有 (1-13-8) 对于N型和P型半导体,分别有 (杂质饱和电离)(1-13-9) (杂质饱和电离)(1-13-10) 式(1-13-9)和式(1-13-10)说明,在掺杂半导体中,非平衡少子的寿命比在本征半导体中的短,丁和多了浓度成反比,即和杂质浓度成反比.也可以说,样品的电导率越高(杂质浓度越高),非平衡少子的寿命越短. 2)通过复合中心的复合 或 6.表面复合和表面复合速度 表面复合率表示为 (1-13-38) (1-13-39)

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