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半導體器件導論（英文版） 
定 價：129 元 叢書名：國外電子與通信教材系列
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9 7 4 8 4 7 8 1 9 2 7 1 3 讀者對象:本書適合作為集成電路、微電子、電子科學與技術等專業(yè)高年級本科生和研究生學習半導體器件物理的雙語教學教材，對于從事集成電路設計和生產領域的工程技術人員也是一本非常有益的參考書。 
本書適合作為集成電路、微電子、電子科學與技術等專業(yè)高年級本科生和研究生學習半導體器件物理的雙語教學教材，內容涵蓋了量子力學、固體物理、半導體物理和半導體器件的全部內容。全書在介紹學習器件物理所必需的基礎理論之后，重點討論了pn結、金屬–半導體接觸、MOS場效應晶體管和雙極型晶體管的工作原理和基本特性。最后論述了結型場效應晶體管、晶閘管、MEMS和半導體光電器件的相關內容。本書提供了豐富的習題和自測題，并給出了大量的分析或設計實例，有助于讀者對基本理論和概念的理解。
美國新墨西哥大學電氣與計算機工程系教授，于新墨西哥大學獲博士學位后，成為Hanscom空軍基地固態(tài)科學實驗室電子工程師。1976年加入新墨西哥大學電氣與計算機工程系，從事半導體物理與器件課程和電路課程的教學工作。目前仍為該系的返聘教員。另著有Microelectronics Circuit Analysis and Design, Fourth Edition和Semiconductor Physics and Devices：Basic Principles, Fourth Edition兩本教材。
美國新墨西哥大學電氣與計算機工程系教授，于新墨西哥大學獲博士學位后，成為Hanscom空軍基地固態(tài)科學實驗室電子工程師。1976年加入新墨西哥大學電氣與計算機工程系，從事半導體物理與器件課程和電路課程的教學工作。目前仍為該系的返聘教員。另著有Microelectronics Circuit Analysis and Design, Fourth Edition和Semiconductor Physics and Devices：Basic Principles, Fourth Edition兩本教材。
CHAPTER 1 The Crystal Structure of Solids 固體的晶體結構
1.0 PREVIEW 概覽 1.1 SEMICONDUCTOR MATERIALS 半導體材料 1.2 TYPES OF SOLIDS 固體類型 1.3 SPACE LATTICES 空間點陣 1.3.1 Primitive and Unit Cell 原胞與晶胞 1.3.2 Basic Crystal Structures 基本晶體結構 1.3.3 Crystal Planes and Miller Indices 晶面和米勒指數(shù) 1.3.4 The Diamond Structure 金剛石結構 1.4 ATOMIC BONDING 原子價鍵 1.5 IMPERFECTIONS AND IMPURITIES IN SOLIDS 固體中的缺陷和雜質 1.5.1 Imperfections in Solids 固體缺陷 1.5.2 Impurities in Solids 固體中的雜質 Σ1.6 GROWTH OF SEMICONDUCTOR MATERIALS 半導體材料生長 1.6.1 Growth from a Melt 熔體生長 1.6.2 Epitaxial Growth 外延生長 Σ1.7 DEVICE FABRICATION TECHNIQUES: OXIDATION 器件制備技術：氧化 1.8 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 2 Theory of Solids 固體理論 2.0 PREVIEW 概覽 2.1 PRINCIPLES OF QUANTUM MECHANICS 量子力學的基本原理 2.1.1 Energy Quanta 能量子 2.1.2 Wave-Particle Duality Principle 波粒二象性 2.2 ENERGY QUANTIZATION AND PROBABILITY CONCEPTS 能量量子化和概率 2.2.1 Physical Meaning of the Wave Function 波函數(shù)的物理意義 2.2.2 The One-Electron Atom 單電子原子 2.2.3 Periodic Table 元素周期表 2.3 ENERGY-BAND THEORY 能帶理論 2.3.1 Formation of Energy Bands 能帶的形成 2.3.2 The Energy Band and the Bond Model 能帶與價鍵模型 2.3.3 Charge Carriers—Electrons and Holes 載流子——電子和空穴 2.3.4 Effective Mass 有效質量 2.3.5 Metals, Insulators, and Semiconductors 金屬、 絕緣體和半導體 2.3.6 The k-Space Diagram k 空間能帶圖 2.4 DENSITY OF STATES FUNCTION 態(tài)密度函數(shù) 2.5 STATISTICAL MECHANICS 統(tǒng)計力學 2.5.1 Statistical Laws 統(tǒng)計規(guī)律 2.5.2 The Fermi-Dirac Distribution Function and the Fermi Energy 費米-狄拉克分布和費米能級 2.5.3 Maxwell-Boltzmann Approximation 麥克斯韋-玻爾茲曼近似 2.6 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 3 The Semiconductor in Equilibrium 平衡半導體 3.0 PREVIEW 概覽 3.1 CHARGE CARRIERS IN SEMICONDUCTORS 半導體中的載流子 3.1.1 Equilibrium Distribution of Electrons and Holes 電子和空穴的平衡分布 3.1.2 The n0 and p0 Equations 平衡電子和空穴濃度方程 3.1.3 The Intrinsic Carrier Concentration 本征載流子濃度 3.1.4 The Intrinsic Fermi-Level Position 本征費米能級的位置 3.2 DOPANT ATOMS AND ENERGY LEVELS 摻雜原子與能級 3.2.1 Qualitative Description 定性描述 3.2.2 Ionization Energy 電離能 3.2.3 Group III-V Semiconductors III-V族半導體 3.3 CARRIER DISTRIBUTIONS IN THE EXTRINSIC SEMICONDUCTOR 非本征半導體的載流子分布 3.3.1 Equilibrium Distribution of Electrons and Holes 電子和空穴的平衡分布 3.3.2 The n0 p0 Product n0 p0 積 Σ3.3.3 The Fermi-Dirac Integral 費米-狄拉克積分 3.3.4 Degenerate and Nondegenerate Semiconductors 簡并與非簡并半導體 3.4 STATISTICS OF DONORS AND ACCEPTORS 施主和受主的統(tǒng)計分布 3.4.1 Probability Function 概率分布函數(shù) Σ3.4.2 Complete Ionization and Freeze-Out 完全電離與凍析 3.5 CARRIER CONCENTRATIONS—EFFECTS OF DOPING 載流子濃度——摻雜的影響 3.5.1 Compensated Semiconductors 補償半導體 3.5.2 Equilibrium Electron and Hole Concentrations 平衡電子和空穴濃度 3.6 POSITION OF FERMI ENERGY LEVEL—EFFECTS OF DOPING AND TEMPERATURE 費米能級的位置——摻雜和溫度的影響 3.6.1 Mathematical Derivation 數(shù)學推導 3.6.2 Variation of EF with Doping Concentration and Temperature EF 隨摻雜濃度和溫度的變化 3.6.3 Relevance of the Fermi Energy 費米能級的關聯(lián)性 Σ3.7 DEVICE FABRICATION TECHNOLOGY: DIFFUSION AND ION IMPLANTATION 器件制備技術：擴散和離子注入 3.7.1 Impurity Atom Diffusion 雜質原子擴散 3.7.2 Impurity Atom Ion Implantation 離子注入 3.8 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 4 Carrier Transport and Excess Carrier Phenomena 載流子輸運和過剩載流子現(xiàn)象 4.0 PREVIEW 概覽 4.1 CARRIER DRIFT 載流子的漂移運動 4.1.1 Drift Current Density 漂移電流密度 4.1.2 Mobility Effects 遷移率 4.1.3 Semiconductor Conductivity and Resistivity 半導體的電導率和電阻率 4.1.4 Velocity Saturation 速度飽和 4.2 CARRIER DIFFUSION 載流子的擴散運動 4.2.1 Diffusion Current Density 擴散電流密度 4.2.2 Total Current Density 總電流密度 4.3 GRADED IMPURITY DISTRIBUTION 漸變雜質分布 4.3.1 Induced Electric Field 感應電場 4.3.2 The Einstein Relation 愛因斯坦關系 4.4 CARRIER GENERATION AND RECOMBINATION 載流子的產生與復合 4.4.1 The Semiconductor in Equilibrium 平衡半導體 4.4.2 Excess Carrier Generation and Recombination 過剩載流子的產生與復合 4.4.3 Generation-Recombination Processes 產生-復合過程 Σ4.5 THE HALL EFFECT 霍爾效應 4.6 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 5 The pn Junction and Metal-Semiconductor Contact pn結和金屬-半導體接觸 5.0 PREVIEW 概覽 5.1 BASIC STRUCTURE OF THE PN JUNCTION PN結的基本結構 5.2 THE PN JUNCTION—ZERO APPLIED BIAS 零偏PN結 5.2.1 Built-In Potential Barrier 內建電勢 5.2.2 Electric Field 電場 5.2.3 Space Charge Width 空間電荷區(qū)寬度 5.3 THE PN JUNCTION—REVERSE APPLIED BIAS 反偏PN結 5.3.1 Space Charge Width and Electric Field 空間電荷區(qū)寬度與電場 5.3.2 Junction Capacitance 勢壘電容 5.3.3 One-Sided Junctions 單邊突變結 5.4 METAL-SEMICONDUCTOR CONTACT—RECTIFYING JUNCTION 金屬-半導體接觸——整流結 5.4.1 The Schottky Barrier 肖特基勢壘結 5.4.2 The Schottky Junction—Reverse Bias 反偏肖特基結 5.5 FORWARD APPLIED BIAS—AN INTRODUCTION 正偏結簡介 5.5.1 The pn Junction pn結 5.5.2 The Schottky Barrier Junction 肖特基勢壘結 5.5.3 Comparison of the Schottky Diode and the pn Junction Diode 肖特基二極管和pn結二極管的比較 Σ5.6 METAL-SEMICONDUCTOR OHMIC CONTACTS 金屬-半導體的歐姆接觸 Σ5.7 NONUNIFORMLY DOPED PN JUNCTIONS 非均勻摻雜PN結 5.7.1 Linearly Graded Junctions 線性緩變結 5.7.2 Hyperabrupt Junctions 超突變結 5.8 DEVICE FABRICATION TECHNIQUES: PHOTOLITHOGRAPHY, ETCHING, AND BONDING 器件制備技術：光刻、刻蝕和鍵合 5.8.1 Photomasks and Photolithography 光學掩膜版和光刻 5.8.2 Etching 刻蝕 5.8.3 Impurity Diffusion or Ion Implantation 雜質擴散或離子注入 5.8.4 Metallization, Bonding, and Packaging 金屬化、鍵合和封裝 5.9 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 6 Fundamentals of the Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor MOS場效應晶體管基礎 6.0 PREVIEW 概覽 6.1 THE MOSFIELD-EFFECT TRANSISTOR ACTION MOS場效應晶體管作用 6.1.1 Basic Principle of Operation 基本工作原理 6.1.2 Modes of Operation 工作模式 6.1.3 Amplification with MOSFETs MOSFET放大 6.2 THE TWO-TERMINAL MOSCAPACITOR 雙端 MOS電容 6.2.1 Energy-Band Diagrams and Charge Distributions 能帶結構和電荷分布 6.2.2 Depletion Layer Thickness 耗盡層厚度 6.3 POTENTIAL DIFFERENCES IN THE MOSCAPACITOR MOS電容的電勢差 6.3.1 Work Function Differences 功函數(shù)差 6.3.2 Oxide Charges 氧化層電荷 6.3.3 Flat-Band Voltage 平帶電壓 6.3.4 Threshold Voltage 閾值電壓 Σ6.3.5 Electric Field Profile 電場分布 6.4 CAPACITANCE-VOLTAGE CHARACTERISTICS 電容-電壓特性 6.4.1 Ideal C-V Characteristics 理想C-V 特性 Σ6.4.2 Frequency Effects 頻率影響 Σ6.4.3 Fixed Oxide and Interface Charge Effects 氧化層固定電荷和界面電荷的影響 6.5 THE BASIC MOSFETOPERATION MOSFET基本工作原理 6.5.1 MOSFETStructures MOSFET結構 6.5.2 Current-Voltage Relationship—Basic Concepts 電流-電壓關系——基本概念 Σ6.5.3 Current-Voltage Relationship—Mathematical Derivation 電流-電壓關系——數(shù)學推導 6.5.4 Substrate Bias Effects 襯底偏置效應 6.6 SMALL-SIGNAL EQUIVALENT CIRCUIT AND FREQUENCY LIMITATION FACTORS 小信號等效電路及頻率限制因素 6.6.1 Transconductance 跨導 6.6.2 Small-Signal Equivalent Circuit 小信號等效電路 6.6.3 Frequency Limitation Factors and Cutoff Frequency 頻率限制因素與截止頻率 Σ6.7 DEVICE FABRICATION TECHNIQUES 器件制備技術 6.7.1 Fabrication of an NMOS Transistor NMOS晶體管的制備 6.7.2 The CMOS Technology CMOS技術 6.8 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 7 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor: Additional Concepts MOS場效應晶體管的其他概念 7.0 PREVIEW 概覽 7.1 MOSFETSCALING MOSFET按比例縮小法則 7.1.1 Constant-Field Scaling 恒電場按比例縮小法則 7.1.2 Threshold Voltage—First Approximation 閾值電壓——一級近似 7.1.3 Generalized Scaling 一般按比例縮小法則 7.2 NONIDEAL EFFECTS 非理想效應 7.2.1 Subthreshold Conduction 亞閾值電導 7.2.2 Channel Length Modulation 溝道長度調制效應 7.2.3 Mobility Variation 溝道遷移率變化 7.2.4 Velocity Saturation 速度飽和 7.3 THRESHOLD VOLTAGE MODIFICATIONS 閾值電壓修正 7.3.1 Short-Channel Effects 短溝道效應 7.3.2 Narrow-Channel Effects 窄溝道效應 7.3.3 Substrate Bias Effects 襯底偏置效應 7.4 ADDITIONAL ELECTRICAL CHARACTERISTICS 其他電學特性 7.4.1 Oxide Breakdown 氧化層擊穿 7.4.2 Near Punch-Through or Drain-Induced Barrier Lowering 臨界穿通或漏致勢壘降低 7.4.3 Hot Electron Effects 熱電子效應 7.4.4 Threshold Adjustment by Ion Implantation 離子注入調整閾值電壓 7.5 DEVICE FABRICATION TECHNIQUES: SPECIALIZED DEVICES 器件制備技術：特種器件 7.5.1 Lightly Doped Drain Transistor 輕摻雜漏晶體管 7.5.2 The MOSFETon Insulator 絕緣體上 MOSFET 7.5.3 The Power MOSFET 功率 MOSFET 7.5.4 MOSMemory Device MOS存儲器 7.6 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 8 Nonequilibrium Excess Carriers in Semiconductors 半導體中的非平衡過剩載流子 8.0 PREVIEW 概覽 8.1 CARRIER GENERATION AND RECOMBINATION 載流子的產生與復合 8.2 ANALYSIS OF EXCESS CARRIERS 過剩載流子的分析 8.2.1 Continuity Equations 連續(xù)性方程 8.2.2 Time-Dependent Diffusion Equations 時間相關的擴散方程 8.3 AMBIPOLAR TRANSPORT 雙極輸運 8.3.1 Derivation of the Ambipolar Transport Equation 雙極輸運方程的推導 8.3.2 Limits of Extrinsic Doping and Low Injection 非本征摻雜和小注入限制 8.3.3 Applications of the Ambipolar Transport Equation 雙極輸運方程的應用 8.3.4 Dielectric Relaxation Time Constant 介電弛豫時間常數(shù) 8.3.5 Haynes-Shockley Experiment 海恩斯-肖克利實驗 8.4 QUASI-FERMI ENERGY LEVELS 準費米能級 8.5 EXCESS CARRIER LIFETIME 過剩載流子的壽命 8.5.1 Shockley-Read-Hall Theory of Recombination 肖克利-里德-霍爾復合理論 8.5.2 Limits of Extrinsic Doping and Low Injection 非本征摻雜和小注入限制 8.6 SURFACE EFFECTS 表面效應 8.6.1 Surface States 表面態(tài) 8.6.2 Surface Recombination Velocity 表面復合速度 8.7 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 9 The pn Junction and Schottky Diodes pn結二極管與肖特基二極管 9.0 PREVIEW 概覽 9.1 THE PN AND SCHOTTKY BARRIER JUNCTIONS REVISITED 回顧PN結和肖特基勢壘結 9.1.1 ThepnJunction pn結 9.1.2 The Schottky Barrier Junction 肖特基勢壘結 9.2 THE PN JUNCTION—IDEAL CURRENT-VOLTAGE RELATIONSHIP pn結——理想電流-電壓特性 9.2.1 Boundary Conditions 邊界條件 9.2.2 Minority-Carrier Distribution 少子分布 9.2.3 Ideal pn Junction Current 理想pn結電流 9.2.4 Summary of Physics 物理小結 9.2.5 Temperature Effects 溫度效應 9.2.6 The “Short” Diode 短二極管 9.2.7 Summary of Results 小結 9.3 THE SCHOTTKY BARRIER JUNCTION—IDEAL CURRENT-VOLTAGE RELATIONSHIP 肖特基二極管——理想電流-電壓關系 9.3.1 The Schottky Diode 肖特基二極管 9.3.2 Comparison of the Schottky Diode and the pn Junction Diode 肖特基二極管與pn結二極管的比較 9.4 SMALL-SIGNAL MODEL OF THE PN JUNCTION PN結二極管的小信號模型 9.4.1 Diffusion Resistance 擴散電阻 9.4.2 Small-Signal Admittance 小信號導納 9.4.3 Equivalent Circuit 等效電路 9.5 GENERATION-RECOMBINATION CURRENTS 產生-復合電流 9.5.1 Reverse-Bias Generation Current 反偏產生電流 9.5.2 Forward-Bias Recombination Current 正偏復合電流 9.5.3 Total Forward-Bias Current 總正偏電流 9.6 JUNCTION BREAKDOWN 結擊穿 9.7 CHARGE STORAGE AND DIODE TRANSIENTS 電荷存儲與二極管瞬態(tài) 9.7.1 The Turn-Off Transient 關瞬態(tài) 9.7.2 The Turn-On Transient 開瞬態(tài) 9.8 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 10 The Bipolar Transistor 雙極型晶體管 10.0 PREVIEW 概覽 10.1 THE BIPOLAR TRANSISTOR ACTION 雙極型晶體管的工作原理 10.1.1 The Basic Principle of Operation 基本工作原理 10.1.2 Simplified Transistor Current Relations 簡化的晶體管電流關系 10.1.3 The Modes of Operation 工作模式 10.1.4 Amplification with Bipolar Transistors 雙極型晶體管放大電路 10.2 MINORITY-CARRIER DISTRIBUTION 少子分布 10.2.1 Forward-Active Mode 正向有源模式 10.2.2 Other Modes of Operation 其他工作模式 10.3 LOW-FREQUENCY COMMON-BASE CURRENT GAIN 低頻共基極電流增益 10.3.1 Contributing Factors 貢獻因子 10.3.2 Mathematical Derivation of Current Gain Factors 電流增益系數(shù)的數(shù)學推導 10.3.3 Summary and Review 小結與回顧 10.3.4 Example Calculations of the Gain Factors 增益系數(shù)的計算實例 10.4 NONIDEAL EFFECTS 非理想效應 10.4.1 Base Width Modulation 基區(qū)寬度調制 10.4.2 High Injection 大注入效應 10.4.3 Emitter Bandgap Narrowing 發(fā)射區(qū)帶隙變窄 10.4.4 Current Crowding 電流集邊效應 Σ10.4.5 Nonuniform Base Doping 非均勻基區(qū)摻雜 10.4.6 Breakdown Voltage 擊穿電壓 10.5 HYBRID-PI EQUIVALENT CIRCUIT MODEL 混合π型等效電路模型 10.6 FREQUENCY LIMITATIONS 頻率限制 10.6.1 Time-Delay Factors 時延因子 10.6.2 Transistor Cutoff Frequency 晶體管的截止頻率 Σ10.7 LARGE-SIGNAL SWITCHING 大信號開關特性 Σ10.8 DEVICE FABRICATION TECHNIQUES 器件制備技術 10.8.1 Polysilicon Emitter BJT 多晶硅發(fā)射極雙極型晶體管 10.8.2 Fabrication of Double-Polysilicon npn Transistor 雙多晶硅npn晶體管的制備 10.8.3 Silicon-Germanium Base Transistor SiGe基區(qū)晶體管 10.8.4 The Power BJT 功率雙極型晶體管 10.9 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 11 Additional Semiconductor Devices and Device Concepts 其他半導體器件及器件概念 11.0 PREVIEW 概覽 11.1 THE JUNCTION FIELD-EFFECT TRANSISTOR 結型場效應晶體管 11.1.1 The pn JFET pn JFET 11.1.2 The MESFET MESFET 11.1.3 Electrical Characteristics 電學特性 11.2 HETEROJUNCTIONS 異質結 11.2.1 The Heterojunction 異質結簡介 11.2.2 Heterojunction Bipolar Transistors 異質結雙極型晶體管 11.2.3 High-Electron Mobility Transistor 高電子遷移率晶體管 11.3 THE THYRISTOR 晶閘管 11.3.1 The Basic Characteristics 基本特性 11.3.2 Triggering the SCR SCR的觸發(fā)機理 11.3.3 Device Structures 器件結構 11.4 ADDITIONAL MOSFET CONCEPTS MOSFET的其他概念 11.4.1 Latch-Up 閂鎖效應 11.4.2 Breakdown 擊穿效應 11.5 MICROELECTRO MECHANICAL SYSTEMS (MEMS) 微機電系統(tǒng) 11.5.1 Accelerometers 加速度計 11.5.2 Inkjet Printing 噴墨打印機 11.5.3 Biomedical Sensors 生物醫(yī)學傳感器 11.6 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 CHAPTER 12 Optical Devices 光子器件 12.0 PREVIEW 概覽 12.1 OPTICAL ABSORPTION 光吸收 12.1.1 Photon Absorption Coefficient 光吸收系數(shù) 12.1.2 Electron-Hole Pair Generation Rate 電子-空穴對的產生率 12.2 SOLAR CELLS 太陽能電池 12.2.1 The pn Junction Solar Cell pn結太陽能電池 12.2.2 Conversion Efficiency and Solar Concentration 轉換效率與太陽光聚集 12.2.3 The Heterojunction Solar Cell 異質結太陽能電池 12.2.4 Amorphous Silicon Solar Cells 非晶硅太陽能電池 12.3 PHOTODETECTORS 光電探測器 12.3.1 Photoconductor 光電導探測器 12.3.2 Photodiode 光電二極管 12.3.3 PIN Photodiode PIN光電二極管 12.3.4 Avalanche Photodiode 雪崩光電二極管 12.3.5 Phototransistor 光電晶體管 12.4 LIGHT-EMITTING DIODES 發(fā)光二極管 12.4.1 Generation of Light 光產生 12.4.2 Internal Quantum Efficiency 內量子效率 12.4.3 External Quantum Efficiency 外量子效率 12.4.4 LED Devices LED器件 12.5 LASER DIODES 激光二極管 12.5.1 Stimulated Emission and Population Inversion 受激輻射與粒子數(shù)反轉 12.5.2 Optical Cavity 光學諧振腔 12.5.3 Threshold Current 閾值電流 12.5.4 Device Structures and Characteristics 器件結構與特性 12.6 SUMMARY 小結 PROBLEMS 習題 APPENDIX A Selected List of Symbols 部分參數(shù)符號列表 APPENDIX B System of Units, Conversion Factors, and General Constants 單位制、單位換算和通用常數(shù) APPENDIX C The Periodic Table 元素周期表 APPENDIX D Unit of Energy—The Electron-Volt 能量單位——電子伏特 APPENDIX E “Derivation” and Applications of Schr?dinger’s Wave Equation 薛定諤方程的“推導”和應用 APPENDIX F Answers to Selected Problems 部分習題答案 INDEX 索引
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