本書較全面地介紹常見微電子器件的基本結(jié)構(gòu)、特性、原理、進展和測量方法。為了便于讀者自學和參考，首先介紹微電子器件涉及的半導體晶體結(jié)構(gòu)、電子狀態(tài)、載流子統(tǒng)計分布和運動等基礎知識；然后，重點闡述半導體器件中的結(jié)與電容等核心單元的特性和機理；之后，詳細介紹雙極型晶體管、MOS場效應晶體管的基本工作原理、特性和電學參數(shù)；在對經(jīng)典半導體器件基礎結(jié)構(gòu)、工作機理和電學特性進行詳細闡述后，綜述近年來基于硅和新材料的代表性器件；最后，概述半導體器件的表征與測量方法。本書提供配套的電子課件PPT、習題參考答案等。本書可作為電子信息類專業(yè)本科生、研究生相關課程的教材，也可供相關行業(yè)的工程技術人員學習和參考。
王穎，大連海事大學信息科學技術學院教授、博士生導師。從事先進半導體器件與集成設計、半導體輻射探測器等方向的應用基礎研究。中國電源學會元器件專委會委員、大連市半導體行業(yè)協(xié)會專家委員會委員。發(fā)表 SCI 學術論文120余篇（其中IEEE期刊論文60余篇），獲發(fā)明專利授權50余項，獲省部級自然科學二等獎2項、軍隊科學技術一等獎1項。曾獲得“百千萬人才工程”國家級人選、國家有突出貢獻中青年專家、教育部新世紀優(yōu)秀人才、國務院政府特殊津貼等榮譽。
第1章 半導體物理基礎 1
1.1 半導體晶格 1
1.1.1 半導體材料 1
1.1.2 晶體的晶向與晶面 2
1.1.3 典型半導體的晶體結(jié)構(gòu) 4
1.2 半導體電子模型 5
1.2.1 價鍵模型 5
1.2.2 能帶模型 7
1.2.3 本征半導體的分布函數(shù) 11
1.2.4 半導體中的E-k關系和有效質(zhì)量 14
1.3 載流子的運動與控制 17
1.3.1 半導體的摻雜 17
1.3.2 摻雜半導體的載流子分布 20
1.3.3 摻雜半導體的載流子運動方程 28
1.3.4 載流子的復合理論 39
1.4 思考題和習題1 42
第2章 半導體器件中的結(jié)與電容 44
2.1 pn結(jié) 44
2.1.1 結(jié)構(gòu)與組成 44
2.1.2 靜電特性 46
2.1.3 穩(wěn)態(tài)響應 53
2.1.4 瞬態(tài)響應 67
2.2 異質(zhì)結(jié) 71
2.2.1 形成異質(zhì)結(jié)的材料 71
2.2.2 能帶圖 71
2.2.3 二維電子氣 73
2.2.4 靜電平衡態(tài) 74
2.2.5 電流-電壓特性 77
2.3 金屬-半導體結(jié) 78
2.3.1 肖特基接觸 78
2.3.2 歐姆接觸 81
2.4 pn結(jié)電容 82
2.4.1 pn結(jié)電容的來源 82
2.4.2 勢壘電容 83
2.4.3 擴散電容 87
2.4.4 pn結(jié)電導 88
2.5 MOS電容 93
2.6 思考題和習題2 97
第3章 雙極型晶體管 99
3.1 結(jié)構(gòu)與工作原理 99
3.1.1 基本概念 99
3.1.2 靜電特性 101
3.1.3 特性參數(shù) 102
3.1.4 少子濃度分布與能帶圖 106
3.2 穩(wěn)態(tài)響應 107
3.2.1 電流響應 107
3.2.2 擊穿特性 112
3.3 頻率響應 116
3.3.1 基區(qū)輸運系數(shù)與頻率的關系 116
3.3.2 高頻小信號電流放大系數(shù) 124
3.4 開關特性 133
3.4.1 晶體管開關等效電路和工作區(qū)域 133
3.4.2 晶體管的開關過程 136
3.5 思考題和習題3 139
第4章 MOS場效應晶體管 141
4.1 結(jié)構(gòu)與工作原理 141
4.1.1 MOSFET的類型 141
4.1.2 MOSFET的輸出特性 144
4.2 閾值電壓 145
4.2.1 MOS結(jié)構(gòu)閾值電壓 145
4.2.2 MOS結(jié)構(gòu)閾值電壓VT的影響因素 148
4.3 穩(wěn)態(tài)響應 149
4.3.1 電流-電壓關系的概念 149
4.3.2 非飽和區(qū)電流響應 152
4.3.3 飽和區(qū)電流響應 156
4.3.4 關鍵參數(shù)的熱敏響應 159
4.3.5 MOSFET的擊穿電壓 161
4.3.6 MOSFET的亞閾區(qū)導電 163
4.4 頻率響應 166
4.4.1 MOSFET的小信號交流參數(shù) 166
4.4.2 MOSFET的小信號高頻等效電路 169
4.4.3 最高工作頻率和最高振蕩頻率 176
4.5 思考題和習題4 177
第5章 現(xiàn)代半導體器件 179
5.1 Si基場效應晶體管 179
5.1.1 高K柵MOSFET 179
5.1.2 SOI MOSFET 182
5.1.3 FinFET 191
5.1.4 U-MOSFET 201
5.1.5 超結(jié)MOSFET 207
5.2 非Si基場效應晶體管 211
5.2.1 SiC MOSFET 216
5.2.2 GaN HEMT 223
5.2.3 Ga2O3器件 229
5.2.4 碳基納米管器件 231
5.3 思考題和習題5 232
第6章 表征與測量 234
6.1 來料檢查 235
6.1.1 表面缺陷檢測 235
6.1.2 電阻率 238
6.1.3 幾何尺寸 242
6.1.4 其他測試 246
6.2 工藝監(jiān)控 250
6.2.1 工藝監(jiān)控基礎 250
6.2.2 量測 252
6.2.3 檢測 258
6.2.4 復檢 260
6.3 晶圓可接受測試 261
6.3.1 可接受測試基礎 261
6.3.2 測試參數(shù)及方法 263
6.3.3 探針測試 265
6.4 測試 267
6.4.1 測試基礎 267
6.4.2 封裝工藝的測試 271
6.4.3 測試方法 273
6.4.4 測試參數(shù) 277
6.5 可靠性 278
6.5.1 可靠性測試 279
6.5.2 壽命試驗 282
6.5.3 環(huán)境試驗 287
6.5.4 電應力類試驗 289
6.6 失效分析 291
6.6.1 失效分析基礎 291
6.6.2 非破壞性分析 294
6.6.3 破壞性分析 296
6.7 思考題和習題6 301
參考文獻 303
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