目錄
第二版前言
第一版前言
符號(hào)表
第1章 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ) 1
1.1 半導(dǎo)體材料 1
1.1.1 半導(dǎo)體材料的原子構(gòu)成 1
1.1.2 半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu) 2
1.2 半導(dǎo)體中的電子 3
1.2.1 量子力學(xué)簡(jiǎn)介 4
1.2.2 半導(dǎo)體中電子的特性與能帶 7
1.2.3 載流子 10
1.3 熱平衡狀態(tài)下載流子的濃度 12
1.3.1 電子的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律 13
1.3.2 載流子濃度與費(fèi)米能級(jí)的關(guān)系 14
1.3.3 本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體 15
1.4 載流子的輸運(yùn) 20
1.4.1 載流子的散射 20
1.4.2 載流子的漂移運(yùn)動(dòng)與遷移率 20
1.4.3 漂移電流與電導(dǎo)率 23
1.4.4 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散系數(shù) 24
1.4.5 電流密度方程與愛(ài)因斯坦關(guān)系式 25
1.5 非平衡載流子 26
1.5.1 非平衡載流子的復(fù)合與壽命 26
1.5.2 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 28
1.6 連續(xù)性方程與擴(kuò)散方程 29
1.6.1 連續(xù)性方程 29
1.6.2 擴(kuò)散方程 29
思考題1 31
習(xí)題1 31
第2章 PN結(jié) 33
2.1 平衡PN結(jié)能帶圖及空間電荷區(qū) 33
2.1.1 平衡PN結(jié)能帶圖 33
2.1.2 PN結(jié)的形成過(guò)程 36
2.1.3 平衡PN結(jié)的載流子濃度分布 36
2.2 理想PN結(jié)的伏安特性 38
2.2.1 PN結(jié)的正向特性 38
2.2.2 PN結(jié)的反向特性 40
2.2.3 理想PN結(jié)的伏安特性 41
2.3 實(shí)際PN結(jié)的特性 44
2.3.1 PN結(jié)空間電荷區(qū)中的復(fù)合電流 44
2.3.2 PN結(jié)空間電荷區(qū)中的產(chǎn)生電流 47
2.3.3 PN結(jié)表面漏電流與表面復(fù)合、產(chǎn)生電流 48
2.3.4 PN結(jié)的溫度特性 50
2.4 PN結(jié)的擊穿 51
2.4.1 PN結(jié)空間電荷區(qū)中的電場(chǎng) 51
2.4.2 PN結(jié)的雪崩擊穿和隧道擊穿 53
2.5 PN結(jié)的電容 55
2.5.1 PN結(jié)的勢(shì)壘電容 55
2.5.2 PN結(jié)的擴(kuò)散電容 56
思考題2 58
習(xí)題2 58
第3章 雙極晶體管 60
3.1 雙極晶體管的結(jié)構(gòu) 60
3.1.1 基本結(jié)構(gòu) 60
3.1.2 晶體管的雜質(zhì)分布 61
3.1.3 晶體管的實(shí)際結(jié)構(gòu) 62
3.1.4 晶體管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 63
3.1.5 集成電路中的晶體管 64
3.2 雙極晶體管的放大原理 65
3.2.1 晶體管直流短路電流放大系數(shù) 65
3.2.2 晶體管內(nèi)載流子的傳輸 66
3.2.3 發(fā)射效率和基區(qū)輸運(yùn)系數(shù) 67
3.2.4 共基極直流電流放大系數(shù)α0 68
3.2.5 共射極直流電流放大系數(shù)β0 69
3.3 雙極晶體管電流增益 69
3.3.1 均勻基區(qū)晶體管直流電流增益 69
3.3.2 緩變基區(qū)晶體管直流電流增益 76
3.3.3 影響電流放大系數(shù)的因素 80
3.3.4 大電流下晶體管放大系數(shù)的下降 86
3.4 雙極晶體管常用直流參數(shù) 90
3.4.1 反向截止電流 91
3.4.2 擊穿電壓 92
3.4.3 集電極最大電流 94
3.4.4 基極電阻 94
3.5 雙極晶體管直流伏安特性 96
3.5.1 均勻基區(qū)晶體管直流伏安特性 96
3.5.2 雙極晶體管的特性曲線(xiàn) 98
3.5.3 EbersGMoll模型 101
3.6 交流小信號(hào)電流增益及頻率特性參數(shù) 104
3.6.1 交流小信號(hào)電流傳輸 104
3.6.2 BJT交流小信號(hào)模型 105
3.6.3 交流小信號(hào)傳輸延遲時(shí)間 108
3.6.4 交流小信號(hào)電流增益 111
3.6.5 頻率特性參數(shù) 113
3.7 雙極晶體管的開(kāi)關(guān)特性 116
3.7.1 晶體管的開(kāi)關(guān)作用 117
3.7.2 正向壓降和飽和壓降 119
3.7.3 晶體管的開(kāi)關(guān)過(guò)程 119
3.7.4 雙極晶體管的開(kāi)關(guān)時(shí)間 121
思考題3 128
習(xí)題3 128
第4章 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管 130
4.1 JFET結(jié)構(gòu)與工作原理 131
4.1.1 PNJFET基本結(jié)構(gòu) 131
4.1.2 JFET工作原理 132
4.1.3 JFET特性曲線(xiàn) 134
4.1.4 夾斷電壓及飽和漏源電壓 135
4.2 MESFET 136
4.2.1 金屬與半導(dǎo)體接觸 136
4.2.2 MESFET基本結(jié)構(gòu) 138
4.2.3 MESFET工作原理 138
4.3 JFET直流特性 139
4.4 直流特性的非理想效應(yīng) 141
4.4.1 溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng) 141
4.4.2 速度飽和效應(yīng) 142
4.4.3 亞閾值電流 143
4.5 JFET的交流小信號(hào)特性 143
4.5.1 JFET的低頻交流小信號(hào)參數(shù) 143
4.5.2 JFET本征電容 145
4.5.3 交流小信號(hào)等效電路 146
4.5.4 JFET的頻率參數(shù) 147
思考題4 149
習(xí)題4 149
第5章 MOSFET 150
5.1 MOS結(jié)構(gòu)及其特性 150
5.2 MOSFET的結(jié)構(gòu)及工作原理 153
5.2.1 MOSFET基本結(jié)構(gòu) 153
5.2.2 MOSFET基本類(lèi)型 154
5.2.3 MOSFET基本工作原理 155
5.2.4 MOSFET轉(zhuǎn)移特性 156
5.2.5 MOSFET輸出特性 157
5.3 MOSFET的閾值電壓 158
5.3.1 閾值電壓的含義 158
5.3.2 平帶電壓 158
5.3.3 實(shí)際MOS結(jié)構(gòu)的電荷分布 159
5.3.4 閾值電壓表示式 160
5.3.5 VBS≠0時(shí)的閾值電壓 160
5.3.6 影響閾值電壓的因素 161
5.4 MOSFET直流特性 164
5.4.1 薩支唐方程 164
5.4.2 影響直流特性的因素 168
5.4.3 擊穿特性 172
5.4.4 亞閾特性 176
5.5 MOSFET小信號(hào)特性 178
5.5.1 交流小信號(hào)參數(shù) 178
5.5.2 本征電容 180
5.5.3 交流小信號(hào)等效電路 182
5.5.4 截止頻率 183
5.6 MOSFET開(kāi)關(guān)特性 185
5.6.1 開(kāi)關(guān)原理 185
5.6.2 開(kāi)關(guān)時(shí)間 187
5.7 短溝道效應(yīng)及按比例縮小規(guī)則 188
5.7.1 短溝道效應(yīng)的含義 188
5.7.2 短溝道對(duì)閾值電壓的影響 189
5.7.3 窄溝道對(duì)閾值電壓的影響 191
5.7.4 按比例縮小規(guī)則 192
思考題5 194
習(xí)題5 195
第6章 集成電路概論 196
6.1 什么是集成電路 196
6.2 集成電路的發(fā)展歷史 196
6.3 集成電路相關(guān)產(chǎn)業(yè)及發(fā)展概況 197
6.4 集成電路分類(lèi) 198
6.5 集成電路工藝概述 199
6.5.1 外延生長(zhǎng) 199
6.5.2 氧化 200
6.5.3 摻雜 200
6.5.4 光刻 200
6.5.5 刻蝕 201
6.5.6 淀積 201
6.5.7 鈍化 201
6.6 CMOS工藝中的無(wú)源器件及版圖 201
6.6.1 電阻 202
6.6.2 電容 203
6.6.3 電感 205
6.7 CMOS工藝中的有源器件及版圖 207
6.7.1 NMOS 207
6.7.2 PMOS 208
6.7.3 NPN 209
6.7.4 PNP 210
6.8 CMOS反相器 212
6.8.1 CMOS反相器的直流特性 212
6.8.2 CMOS反相器的瞬態(tài)特性 216
6.8.3 CMOS反相器的功耗與設(shè)計(jì) 220
6.8.4 CMOS反相器的制作工藝及版圖 221
6.9 CMOS傳輸門(mén) 223
6.9.1 NMOS傳輸門(mén)的特性 224
6.9.2 PMOS傳輸門(mén)的特性 225
6.9.3 CMOS傳輸門(mén)的特性 225
6.10 CMOS放大器 228
6.10.1 共源放大器 228
6.10.2 源極跟隨器 235
6.10.3 共柵放大器 237
思考題6 239
習(xí)題6 239
第7章 集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 241
7.1 模擬集成電路設(shè)計(jì)概述 241
7.2 模擬集成電路的設(shè)計(jì)流程及EDA 242
7.2.1 模擬集成電路設(shè)計(jì)一般流程 242
7.2.2 模擬集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)EDA 245
7.2.3 模擬集成電路設(shè)計(jì)實(shí)例 246
7.3 數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)流程及EDA 265
7.3.1 數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)一般流程 266
7.3.2 數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)EDA 267
7.3.3 VeriogHDL及數(shù)字電路設(shè)計(jì) 267
7.4 集成電路版圖設(shè)計(jì) 279
7.4.1 集成電路版圖設(shè)計(jì)基本理論 280
7.4.2 版圖設(shè)計(jì)的方式 280
7.4.3 半定制數(shù)字集成電路版圖設(shè)計(jì) 283
7.4.4 全定制模擬集成電路版圖設(shè)計(jì) 287
思考題7 297
習(xí)題7 297
參考文獻(xiàn) 299
附錄 301
附錄A 硅電阻率與雜質(zhì)濃度關(guān)系 301
附錄B 硅中載流子遷移率與雜質(zhì)濃度關(guān)系 301
附錄C Si和GaAs在300K的性質(zhì) 302
附錄D 常用元素、二元及三元半導(dǎo)體性質(zhì) 303
附錄E 常用物理常數(shù) 304
附錄F 國(guó)際單位制(SI單位) 305
附錄G 單位詞頭 305