半導體技術初探

陳譯，工學博士，擔任廈門理工學院碩士研究生導師，研究領域包括超結MOSFET、分裂柵型場效應管SGT-MOSFTE、IGBT、第三代功率半導體SiC和GaN、智能功率模塊，以及半導體工藝流程的設計與開發。曾任職於日本三墾電氣株式會社，從事功率器件芯片、大功率模塊的研發，具有豐富的半導體設計和開發經驗。曾入選廈門市高層次留學人才、高層次人才“雙百計劃”領軍型創業人才、福建省“百人計劃”創業人才。主持並參與多項 和省部級項目，授權發明專利70余項。著有《芯片制造——半導體工藝與設備》等圖書。 呂蘭蘭，理學博士，擔任廈門理工學院碩士研究生導師，長期從事人機交互、數字媒體技術、器件芯片結構與工藝，以及人工智能嵌入式領域的研究。近年來，專註於數字電路設計、半導體制造工藝等方面的研究，參與《芯片制造——半導體真空技術與設備》等著作的 編寫。主持並參與多項 和省部級項目，發表SCI/EI檢索的論文10余篇。主要講授《人工智能導論》《數字電路基礎》《人機交互原理》等大學本科課程。

前言
第1章　什麼是半導體1
1.1　人類生活和物質2
1.2　從電學的角度來對物質進行分類3
1.3　半導體的定義 3
1.4　半導體為什麼重要5
第2章　晶體的故事7
2.1　晶體是什麼8
2.2　為什麼使用晶體 好9
2.3　如何區分晶體12
2.4　制造人工晶體13
第3章　原子的故事17
3.1　電子高速公路18
3.2　量子力學的奧秘20
3.3　原子和繁星20
3.4　原子的結合之手21
3.5　當有很多原子存在的時候23
第4章　能帶理論25
4.1　原子的結合26
4.2　能帶的組成28
4.3　各能帶的作用31
4.4　熱能驅動電子31
4.5　根據禁帶寬度對物質進行分類32
第5章　空穴的故事35
5.1　空穴的定義36
5.2　空穴的移動方式38
5.3　能帶中的空穴39
5.4　有雜質會怎麼樣40
第6章　摻雜的作用42
6.1　雜質太少了43
6.2　5價的雜質原子43
6.3　摻雜後能帶圖的變化46
6.4　3價的雜質原子47
6.5　雜質的摻雜方法49
6.6　雜質半導體的電阻值49
第7章　半導體中的載流子動態52
7.1　雜質半導體53
7.2　電子和空穴哪個移動得 快55
7.3　電子和人類誰跑得 快56
7.4　空穴在n型半導體中的移動方式58
7.5　空穴的壽命60
第8章　費米能級的故事61
8.1　物體所持的電壓62
8.2　費米能級63
8.3　電子的費米能級64
第9章　pn結及其作用66
9.1　什麼是pn結67
9.2　如果把p型和n型半導體“粘”在一起會發生什麼67
9.3　為什麼會產生電壓70
9.4　真正的pn結72
9.5　半導體中的費米能級73
9.6　當p型和n型半導體結合變成pn結時75
9.7　pn結和能帶圖78
9.8　整流作用78
9.9　擊穿現象與齊納二極管80
9.10 　隧道二極管82
9.11 　pn結與光83
9.12 　太陽能電池和光電二極管84
9.13 　發光二極管85
9.14 　變容二極管85
9.15 　註入效應和抽取作用86
9.16 　熱敏電阻和壓敏電阻87
9.17 　壓電效應和感壓二極管88
9.18 　肖特基勢壘二極管88
0章　晶體管的結構90
10.1　通過兩個pn結形成晶體管91
10.2　不能用導線直接連接制造晶體管嗎93
10.3　晶體管的發明94
10.4　晶體管發射極的作用94
10.5　晶體管集電極的作用96
10.6　晶體管基極的作用 97
1章　晶體管的工作原理99
11.1　從發射極註入空穴100
11.2　基極中註入空穴的運動方式102
11.3　載流子的擴散距離104
11.4　救出空穴105
11.5　集電極就像“水槽”107
11.6　基極中電流的流動方式107
11.7　晶體管整體的電流流動方式109
11.8　場效應晶體管111
11.9　晶閘管112
2章　晶體管放大的原理114
12.1　什麼是放大115
12.2　變壓器能進行放大嗎116
12.3　矽晶體管中的電流放大和電壓放大117
12.4　發射極接地的情況118
12.5　基極接地的情況121
12.6　關鍵的內部電阻122
12.7　集電極接地的情況123
12.8　晶體管配置的相位關系124
3章　晶體管的制備工藝126
13.1　生長結型晶體管127
13.2　合金晶體管127
13.3　漂移晶體管131
13.4　臺面晶體管131
13.5　平面晶體管133
4章　集成電路136
14.1　轉變思維137
14.2　集成電路的大小137
14.3　集成電路為何能實現很好的價格138
14.4　高可靠性的集成電路140
14.5　集成電路的內部構造140
14.6　集成電路的制造143
14.7　集成電路的未來145
14.8　技術演進：突破物理法則的四大路徑146
14.9　應用場景：從“計算工具”到“文明器官”147
14.10　挑戰與未來：向“後矽時代”遷徙147
5章　半導體器件的使用149
15.1　半導體是“優等生”150
15.2　熱與半導體150
15.3　電與半導體152
15.4　水與半導體153
15.5　光與半導體155
6章　晶體管的電氣特性156
16.1　紮實掌握基礎知識157
16.2　二極管的電氣特性157
16.3　測量二極管的電氣特性159
16.4　電阻的本質160
16.5　二極管的電阻特性162
16.6　晶體管的電氣特性163
16.7　集電極的輸出特性165
16.8　基極電流為參數167
7章　半導體器件的應用電路171
17.1　增幅電路的基礎172
17.2　偏置電路的基礎178
17.3　偏置電路的設計193
8章　半導體器件參數和等效電路203
18.1　晶體管的“身份證明”204
18.2　參數的必要性204
18.3　能動回路網207
18.4　回路電阻212
1、通過提供詳細的圖表和豐富的實例來提高可讀性與易懂性，為讀者進入半導體這一領域提供了一本入門指南。 2、內容從半導體相關基礎知識入手，涵蓋大量具有代表性的與半導體相關的內容，主要強調對基礎器件結構及內部工作機制的基本認識。 3、本書內容深入淺出、圖文並茂，適合半導體領域的工程技術人員、大專院校的學生作為專業技術的學習資料，也可以作為廣大科技愛好者了解半導體技術的初級讀物。讀者通過對本書內容的閱讀，也將為後續的深入學習，如集成電路制造、集成電路設計、集成電路測試等打下理論基礎。