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前言1

符号表1

第一章　半导体物理基础1

第一节　什么是半导体1

一、晶体的结构1

目录1

二、半导体的特性3

第二节　原子中电子的能级5

一、量子化原理5

二、分布几率与“测不准”关系7

三、不相容原理8

一、晶体中价电子的共有化运动10

第三节　晶体中电子的能带10

二、能带的形成11

三、几种能带实例13

第四节　本征半导体的导电机构——电子与空穴15

一、导带电子能够导电15

二、满带电子不能导电16

三、本征半导体的导电机构16

第五节　电子与空穴的统计分布规律20

一、半导体的热平衡状态20

二、能级密度21

三、统计分布规律23

四、导带电子浓度n和满带空穴浓度p24

五、几个结论27

第六节　杂质半导体29

一、N型半导体和P型半导体30

二、杂质对半导体导电能力的影响31

三、室温下杂质半导体的载流子浓度33

四、杂质半导体中载流子浓度随温度的变化35

五、杂质的补偿36

第七节　非平衡载流子及其寿命39

一、非平衡载流子的注入39

二、非平衡载流子的寿命40

三、复合中心41

第八节　载流子的漂移运动46

一、载流子的热运动和散射47

二、迁移率μ48

三、半导体漂移电流公式52

四、电阻率ρ53

第九节　载流子的扩散运动56

一、扩散流和扩散方程57

二、稳态扩散方程的解57

三、扩散系数和扩散长度59

第十节　半导体表面62

一、表面能级和二氧化硅-硅系统中的表面态62

二、表面能带弯曲和表面反型层65

三、表面复合66

四、表面处理67

一、P-N结伏安特性的测量71

第一节　P-N结的整流特性71

第二章　P-N结71

二、P-N结的能带和势垒72

三、P-N结整流特性的定性解释75

四、P-N结整流特性的定量分析77

第二节 P-N结正向电流的讨论81

一、正向电流与杂质浓度的关系81

二、正向电流与扩散长度的关系82

三、半导体禁带宽度对正向电流的影响83

四、正向电流的温度效应83

五、硅P-N结正向小电流特性83

六、硅P-N结正向大电流特性85

一、硅p-N结反向电流随外加电压的变化86

第三节 P-N结反向电流的讨论86

二、反向电流随温度的变化88

三、反向电流大是什么原因89

第四节 P-N结势垒区的电荷、电场和宽度90

一、突变结中的电荷、电场和势垒宽度91

二、线性缓变结中的电荷、电场和势垒宽度94

第五节 P-N结击穿97

一、两种击穿机构——隧道与雪崩97

二、P-N结的击穿电压与那些因素有关100

三、几种不正常的击穿特性105

第六节 P-N结电容107

一、势垒电容CT108

二、扩散电容CD110

一、金属与半导体接触的表面势垒116

第七节 金属-半导体接触及欧姆电极116

二、金属与半导体接触的整流效应117

三、欧姆接触120

第八节 半导体二极管设计举例——高压整流二极管122

一、参数分析122

二、设计考虑124

三、设计计算126

四、制造工艺127

第三章 晶体管放大原理131

第一节 晶体管的基本结构131

一、合金管132

二、合金扩散管132

三、台面晶体管133

四、平面晶体管134

第二节 晶体管的放大机理135

一、晶体管的放大线路135

二、晶体管中的载流子运动情况136

三、晶体管的放大作用137

第三节 晶体管的特性曲线和等效电路139

一、晶体管的三种接法139

二、晶体管的特性曲线140

三、晶体管等效电路144

第四节 共基极直流电流放大系数146

一、共基极电流放大系数的定义146

二、均匀基区晶体管的共基极电流放大系数α148

一、共发射极电流放大系数β的定义153

第五节 共发射极直流电流放大系数153

二、均匀基区晶体管的β154

三、缓变基区晶体管的共发射极电流放大系数β156

第六节 晶体管的反向漏电流和击穿电压160

一、晶体管的反向漏电流Iabc、Icbc、Icec160

二、晶体管最高工作电压161

第七节 共发射极输出特性曲线讨论166

第四章 晶体管极限参数和低频大功率晶体管173

第一节 晶体管集电极最大电流Icm173

一、晶体管电流放大系数在大电流时的下降173

二、金属电极薄膜和引线导电能力的影响179

一、最高结温Tjm和环境温度Tα181

第二节 晶体管最高结温Tjm、最大耗散功率Pcm和热阻RT181

二、最大耗散功率Pcm182

三、热阻RT182

第三节 大功率晶体管的二次击穿186

一、二次击穿现象186

二、功率晶体管的安全工作区187

三、二次击穿的机构188

四、改善二次击穿性能的方法192

第四节 低频大功率晶体管设计与制造195

一、低频大功率晶体管设计195

二、低频大功率晶体管制造工艺201

第五章 晶体管高频参数和高频小功率晶体管设计205

第一节 电流放大系数随频率升高而下降205

一、发射结延迟时间常数τe206

二、基区渡越时间常数τb208

三、集电结势垒区渡越时间常数τd212

四、集电结延迟时间常数τc213

第二节 共基极截止频率fα和共发射极截止频率fβ215

一、fα的公式215

二、α复平面表示法216

三、fα的公式217

四、为什么fα比fβ高得多？218

第三节特征频率fT220

一、fT公式与提高fT的途径220

二、｜β｜的6分贝／倍频下降率讨论221

三、fT与晶体管工作点的关系222

一、什么是噪声223

第四节 噪声系数NF223

二、噪声系数NF的定义224

三、晶体管产生噪声的机构225

四、晶体管噪声频谱和高频噪声公式227

第五节 高频小功率晶体管设计230

一、高频小功率晶体管结构的基本特点230

二、高频小功率晶体管设计举例233

一、二极管的开关作用233

第六节 高频小功率晶体管制造工艺241

一、高频小功率晶体管制造工艺241

二、几种新工艺247

第六章 晶体管的高频优值和高频大功率晶体管设计251

第一节 晶体管的高频功率增益与高频优值251

一、晶体管功率增益随频率升高而下降的原因252

二、高频功率增益Kp252

三、高频优值与最高振荡频率254

四、发射极引线电感对高频优值的影响255

第二节 晶体管高频参数与极限参数之间的矛盾256

第三节 高频大功率晶体管的四种图形结构262

第四节 高频大功率晶体管设计实例267

一、设计程序267

二、设计实例268

三、纵向结构参数估算271

四、横向结构参数估算273

五、参数验算275

第五节 管壳与寄生元件278

第七章 晶体管的开关参数与开关晶体管283

第一节 二极管的开关特性283

二、静态特性分析284

三、动态特性分析285

四、提高二极管开关速度的途径288

第二节 晶体三极管的开关特性289

一、晶体管的开关作用289

二、静态特性分析——饱和与截止290

三、饱和压降与正向压降292

四、动态特性分析294

五、开关时间297

六、提高晶体管开关速度的途径301

一、开关晶体管设计的特色302

第三节 开关晶体管设计实例302

二、中功率开关管主要参数指标及设计方案303

三、主要参数验算305

第八章 MOS场效应晶体管308

第一节 场效应晶体管概况308

第二节 MOS场效应管原理310

一、MOS场效应管的特性曲线310

二、输出特性曲线的三个区域312

三、漏源电流公式314

第三节 表面电荷和测定表面电荷的C-V方法316

一、表面电荷与表面势317

二、外加电压与表面势319

三、测定表面电荷密度的MOS电容C-V方法320

第四节 MOS场效应管参数326

一、MOS场效应管的基本参数327

二、MOS场效应管的极限参数329

三、MOS场效应管的频率参数330

第五节 MOS场效应管设计制造332

一、设计考虑333

二、结构数据和参数验算334

三、MOS场效应管制造工艺336

附录A 常用常数及单位换算表338

附录B 硅的主要物理性质338

附录C 平面管扩散杂质分布339

附录D 扩散层的表面浓度Ns、薄层电阻Rs和结深xj之间的关系342

附录E 基区电阻357