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本书较全面地介绍常见微电子器件的基本结构、特性、原理、进展和测量方法。为了便于读者自学和参考，首先介绍微电子器件涉及的半导体晶体结构、电子状态、载流子统计分布和运动等基础知识；然后，重点阐述半导体器件中的结与电容等核心单元的特性和机理；之后，详细介绍双极型晶体管、MOS场效应晶体管的基本工作原理、特性和电学参数；在对经典半导体器件基础结构、工作机理和电学特性进行详细阐述后，综述近年来基于硅和新材料的代表性器件；最后，概述半导体器件的表征与测量方法。本书提供配套的电子课件PPT、习题参考答案等。本书可作为电子信息类专业本科生、研究生相关课程的教材，也可供相关行业的工程技术人员学习和参考。

第1章  半导体物理基础	1
1.1  半导体晶格	1
1.1.1  半导体材料	1
1.1.2  晶体的晶向与晶面	2
1.1.3  典型半导体的晶体结构	4
1.2  半导体电子模型	5
1.2.1  价键模型	5
1.2.2  能带模型	7
1.2.3  本征半导体的分布函数	11
1.2.4  半导体中的E-k关系和有效质量	14
1.3  载流子的运动与控制	17
1.3.1  半导体的掺杂	17
1.3.2  掺杂半导体的载流子分布	20
1.3.3  掺杂半导体的载流子运动方程	28
1.3.4  载流子的复合理论	39
1.4  思考题和习题1	42
第2章  半导体器件中的结与电容	44
2.1  pn结	44
2.1.1  结构与组成	44
2.1.2  静电特性	46
2.1.3  稳态响应	53
2.1.4  瞬态响应	67
2.2  异质结	71
2.2.1  形成异质结的材料	71
2.2.2  能带图	71
2.2.3  二维电子气	73
2.2.4  静电平衡态	74
2.2.5  电流-电压特性	77
2.3  金属-半导体结	78
2.3.1  肖特基接触	78
2.3.2  欧姆接触	81
2.4  pn结电容	82
2.4.1  pn结电容的来源	82
2.4.2  势垒电容	83
2.4.3  扩散电容	87
2.4.4  pn结电导	88
2.5  MOS电容	93
2.6  思考题和习题2	97
第3章  双极型晶体管	99
3.1  结构与工作原理	99
3.1.1  基本概念	99
3.1.2  静电特性	101
3.1.3  特性参数	102
3.1.4  少子浓度分布与能带图	106
3.2  稳态响应	107
3.2.1  电流响应	107
3.2.2  击穿特性	112
3.3  频率响应	116
3.3.1  基区输运系数与频率的关系	116
3.3.2  高频小信号电流放大系数	124
3.4  开关特性	133
3.4.1  晶体管开关等效电路和工作区域	133
3.4.2  晶体管的开关过程	136
3.5  思考题和习题3	139
第4章  MOS场效应晶体管	141
4.1  结构与工作原理	141
4.1.1  MOSFET的类型	141
4.1.2  MOSFET的输出特性	144
4.2  阈值电压	145
4.2.1  MOS结构阈值电压	145
4.2.2  MOS结构阈值电压VT的影响因素	148
4.3  稳态响应	149
4.3.1  电流-电压关系的概念	149
4.3.2  非饱和区电流响应	152
4.3.3  饱和区电流响应	156
4.3.4  关键参数的热敏响应	159
4.3.5  MOSFET的击穿电压	161
4.3.6  MOSFET的亚阈区导电	163
4.4  频率响应	166
4.4.1  MOSFET的小信号交流参数	166
4.4.2  MOSFET的小信号高频等效电路	169
4.4.3  最高工作频率和最高振荡频率	176
4.5  思考题和习题4	177
第5章  现代半导体器件	179
5.1  Si基场效应晶体管	179
5.1.1  高K栅MOSFET	179
5.1.2  SOI MOSFET	182
5.1.3  FinFET	191
5.1.4  U-MOSFET	201
5.1.5  超结MOSFET	207
5.2  非Si基场效应晶体管	211
5.2.1  SiC MOSFET	216
5.2.2  GaN HEMT	223
5.2.3  Ga2O3器件	229
5.2.4  碳基纳米管器件	231
5.3  思考题和习题5	232
第6章  表征与测量	234
6.1  来料检查	235
6.1.1  表面缺陷检测	235
6.1.2  电阻率	238
6.1.3  几何尺寸	242
6.1.4  其他测试	246
6.2  工艺监控	250
6.2.1  工艺监控基础	250
6.2.2  量测	252
6.2.3  检测	258
6.2.4  复检	260
6.3  晶圆可接受测试	261
6.3.1  可接受测试基础	261
6.3.2  测试参数及方法	263
6.3.3  探针测试	265
6.4  测试	267
6.4.1  测试基础	267
6.4.2  封装工艺的测试	271
6.4.3  测试方法	273
6.4.4  测试参数	277
6.5  可靠性	278
6.5.1  可靠性测试	279
6.5.2  寿命试验	282
6.5.3  环境试验	287
6.5.4  电应力类试验	289
6.6  失效分析	291
6.6.1  失效分析基础	291
6.6.2  非破坏性分析	294
6.6.3  破坏性分析	296
6.7  思考题和习题6	301
参考文献	303

自20世纪50年代晶体管诞生以来，人类走向了以微电子技术为基础的信息时代。在信息爆炸的今天，人们对信息处理的速度和可靠性的需求与日俱增，同时对作为信息时代基石的微电子器件设计及工艺提出了更高的要求。在半导体技术激烈竞争的21世纪，业界对电子信息类学科人才的需求日益高涨，为了服务于电子信息类学科人才的培养和储备，作者为电子信息类学科学生及相关专业的从业者提供一本快速了解微电子器件基础知识、明晰微电子器件基本原理、掌握微电子器件表征方法的专业参考书。
本书从半导体物理基础知识出发，首先对微电子器件核心要素（结与电容）等基础结构的物理模型和电学行为进行阐述；其次，阐述双极型晶体管、MOS场效应晶体管这两类经典半导体器件的基本结构、工作原理和电学特性；然后，介绍近年来具有代表性的Si基半导体器件和非Si基半导体器件；最后，概述半导体器件的表征与测量方法。本书所阐述的各类常用半导体器件的基本结构、物理特性、表征方法是从事半导体器件设计、制造、应用和调试等方面工作的专业技术人员必须掌握的基础理论知识。
本书在内容的选取和编排上，力求选材实用、难度适中、深入浅出、通俗易懂。基于基础概念的阐述，着重进行工作原理的描述，辅以必要的数学推导，适合初学者理解和掌握相关内容的要点，使读者通过本书可以对微电子器件领域的基础知识、结构组成、基本原理、研究进展和表征方法有清晰、完整的知识框架。在教学方面，本书可根据具体情况由教师任意选择和组合使用。
为方便教学，本书提供配套的电子课件PPT、习题参考答案等，请登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）注册后免费下载，也可联系本书责任编辑（wangxq@phei.com.cn）索取。
本书由王颖、宋延兴、康大为编著。其中王颖负责第2、4、5章的内容，宋延兴负责第 1、3章的内容，康大为负责第6章的内容。宋延兴同时参与了全部章节的修正和完善工作。
由于编者水平有限，书中难免存在不足、不妥或错误之处，恳请专家学者和广大读者批评指正。

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