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第一章 半导体基本知识1

1．1 半导体中的载流子1

1．1．1 半导体的能带1

主要符号表1

1．1．2 载流子平衡浓度7

1．2 晶格振动12

1．2．1 晶格振动和格波12

1．2．2 声子14

1．2．3 晶格散射16

1．3．1 载流子漂移17

1．3 载流子输运现象17

1．3．2 载流子扩散22

1．3．3 电流密度方程（漂移-扩散方程）23

1．3．4 过剩载流子及其产生与复合25

1．3．5 连续性方程和泊松方程30

1．3．6 强电场效应31

1．3．7 非稳态输运效应：速度过冲34

1．4 半导体的光学性质35

1．4．1 引言35

1．4．2 辐射跃迁和光吸收36

1．4．3 直接禁带半导体中带间跃迁的自发发射和载流子寿命38

1．4．4 直接禁带半导体中的光吸收和光增益40

第二章 p-n结42

2．1 热平衡状态42

2．2 耗尽区和耗尽层电容45

2．2．1 热平衡情形45

2．2．2 非平衡情形48

2．2．3 耗尽层电容（势垒电容）49

2．3．1 理想伏-安特性50

2．3 直流特性50

2．3．2 产生-复合效应52

2．3．3 大注入效应53

2．3．4 温度效应54

2．4 交流小信号特性；扩散电容55

2．5 电荷存储和反向恢复时间57

2．5．1 存储电荷57

2．5．2 瞬态特性和反向恢复时间58

2．6 结的击穿59

2．6．1 隧道击穿59

2．6．2 雪崩击穿60

第三章 双极型晶体管66

3．1 基本原理66

3．1．1 基本结构66

3．2．2 放大工作状态66

3．1．3 电流增益67

3．2 双极型晶体管的直流特性69

3．2．1 理想晶体管的电流69

3．2．2 电流基本方程70

3．2．3 放大状态71

3．2．4 非理想现象分析73

3．2．5 输出特性79

3．3 双极型晶体管模型80

3．3．1 E-M模型80

3．3．2 G-P模型82

3．4 双极型晶体管的频率特性85

3．4．1 小信号交流等效电路85

3．4．2 电流增益随频率的变化86

3．4．3 频率参数87

3．4．4 基区渡越时间88

3．4．5 功率-频率限制89

3．5 双极型晶体管的开关特性90

3．5．1 晶体管的开关作用90

3．5．2 关断和导通阻抗90

3．5．3 导通时间和存储延迟时间91

3．6 异质结双极晶体管（HBT）94

3．6．1 异质结的能带图94

3．6．2 HBT电流放大的基本理论96

3．6．3 几类常见的HBT98

3．7 多晶硅发射极晶体管（PET）99

3．7．1 能带图和物理参数100

3．7．2 少子分布和电流密度101

3．7．3 注入发射区的空穴电流密度JP1102

3．7．4 电流增益102

3．8 p-n-p-n结构103

第四章 化合物半导体场效应晶体管106

4．1 肖特基势垒和欧姆接触106

4．1．1 肖特基势垒106

4．1．2 肖特基势垒二极管108

4．2 GaAs MESFET111

4．2．1 基本结构111

4．1．3 欧姆接触111

4．2．2 夹断电压和阈值电压112

4．2．3 电流-电压特性113

4．2．4 截止频率116

4．3 高电子迁移率晶体管（HEMT）117

4．3．1 器件结构及特点117

4．3．2 2DEG浓度（面密度）118

4．3．3 HEMT的基本性质120

5．1．1 基本结构和能带图124

5．1 MOS结构的基本性质124

第五章 MOS器件124

5．1．2 平带电压125

5．1．3 表面势126

5．1．4 电势平衡和电荷平衡126

5．1．5 半导体表面状态127

5．1．6 表面层电荷和表面势的关系128

5．1．7 表面势和栅压的关系129

5．1．8 表面反型状态129

5．1．9 电容和电压的关系（C-V）特性130

5．2．1 基本结构和工作原理132

5．2 MOS场效应晶体管的基本理论132

5．2．2 非平衡状态134

5．2．3 阈值电压135

5．2．4 电流基本特性137

5．2．5 瞬态特性143

5．2．6 短沟道效应147

5．2．7 CMOS（互补型MOSFET）结构162

5．3 短沟道MOSFET164

5．3．1 器件小型化的规则164

5．3．2 结深Xj166

5．3．3 栅氧化层厚度dox167

5．3．4 耗尽层宽度WS.D168

5．3．5 最短沟道长度Lmin170

5．4 SOI MOSFET171

5．4．1 概述171

5．4．2 阈值电压172

5．4．3 电流特性173

5．4．4 亚阈区斜率（摆幅）174

5．4．5 热电子效应175

5．5 埋沟MOSFET176

5．6．1 表面深耗尽状态和电荷存储178

5．6 电荷耦合器件（CCD）178

5．6．2 基本的CCD结构179

5．6．3 转移效率和频率响应181

第六章 有源微波二极管183

6．1 隧道二极管183

6．1．1 隧道输运过程183

6．1．2 隧道二极管188

6．2 共振隧穿二极管（RTD）191

6．2．1 共振隧穿效应191

6．2．2 电流-电压特性192

6．3．1 里德二极管194

6．2．3 微波性能194

6．3 IMPATT二极管194

6．3．2 雪崩延迟和渡越时间效应（小信号分析）196

6．3．3 功率和效率（大信号分析）198

6．4 转移电子器件201

6．4．1 电子转移和负微分迁移率201

6．4．2 偶极畴和基本工作原理203

6．4．3 器件工作状态207

7．1．1 基本结构（光学谐振腔）208

7．1 半导体激光器的基本结构和工作原理208

第七章 半导体激光器和光电二极管208

7．1．2 增益、损耗和光振荡条件209

7．2 半导体激光器的工作特性212

7．2．1 阈值电流密度212

7．2．2 输出功率和效率213

7．2．3 调制特性214

7．2．4 激光线宽218

7．3 双异质结（DH）激光器220

7．3．1 能带图和光场分布220

7．3．2 半导体材料221

7．3．3 改进的器件结构222

7．4 量子阱（QW）激光器224

7．4．1 量子阱中的载流子224

7．4．2 量子阱中的光增益226

7．4．3 应变层量子阱228

7．5 光电二极管230

7．5．1 p-n结的光电流230

7．5．2 p-i-n光电二极管和雪崩光电二极管234

7．5．3 光电二极管的特性参数236

主要参考文献241