孟慶巨、劉海波、孟慶輝編著的《半導體器件物理》是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。本書介紹了常用半導體器件的基本結構、工作原理、主要性能和基本工藝技術。全書內容包括：半導體物理基礎、PN結、雙極結型晶體管、金屬-半導體結、結型場效應晶體管和金屬-半導體場效應晶體管、金屬-氧化物-半導體場效應晶體管、電荷轉移器件、半導體太陽電池及光電二極管、發光二極管和半導體激光器等�！栋雽w器件物理》可作為高等院校電子科學與技術、微電子學、光電子技術等專業的半導體器件物理相關課程的教材，也可供有關科研人員和工程技術人員參考。
孟慶巨、劉海波、孟慶輝編著的《半導體器件物理》共分10章。其中第一章為半導體物理基礎，這一章所提供的簡明而充分的半導體物理知識可作為沒有學過半導體物理的讀者學習本書以后諸章內容的必要的和足夠的準備知識。同時，由于這一章和其后各章的有機結合，也為學習過半導體物理的讀者提供了很多的方便。在本書編寫過程中，作者力圖做到物理圖像清晰，理論運用準確，數學推導正確，文字敘述簡明、流暢。
2005年1月，科學出版社出版了我和劉海波、孟慶輝編著的《半導體器件物理》。在深入進行教研、教改的過程中，吉林大學建設了“半導體器件物理與實驗”課程�！鞍雽w器件物理”與傳統的“半導體物理實驗”、“半導體器件平面工藝實驗”、“半導體器件性能測試實驗”三大實驗課成為“半導體器件物理與實驗”課程的四個模塊。
“半導體器件物理與實驗”課程于2005年5月和8月先后被評為吉林大學和吉林省精品課程建設項目，于2007年12月被評為國家精品課程建設項目。在課程建設過程中，我們對2005年版的《半導體器件物理》教材進行了修訂，修訂教材被列入普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。
半導體器件種類繁多、結構各異、性能干差萬別，新技術、新工藝、新產品層出不窮，發展極其迅速。由于篇幅和學時所限，任何一本教材都無法囊括所有器件及其工藝技術，也不能把每種器件的各個性能詳盡地加以介紹，更無法跟上新工藝技術的飛速發展。這一事實使得“半導體器件物理”作為專業基礎課永恒地存在著基礎與專業、傳統與現代、當前與發展的三個矛盾。課程建設的目標就是要不斷地解決上述的三個矛盾，永遠地追求“三個統一”：“基礎精深，專業寬新”的基礎與專業的統一，“延續傳統，注重現代”的傳統與現代的統一，“立足當前，關注發展”的當前與發展的統一。因此，選擇有限數量和種類的基本的、主要的、常用的器件，通過對它們的基本結構、工作原理、主要特性和基本工藝技術的介紹，在夯實學生半導體器件物理基礎的同時，培養學生具備舉一反三、觸類旁通和進一步深入學習、研究以及設計半導體器件的能力是本書編寫過程中乃至我在教學過程中始終貫徹的指導思想。
近年來，許多教材在章末附有本章小結。小結提綱挈領地給出了本章的知識要點，很有益于學生對知識的系統了解和掌握�？紤]到本章小結難免粗闊，本書給出了每節的節小結和教學要求，本章小結在配套出版的《半導體器件物理學習與考研指導》中給出。教學要求是教師從教學的角度根據教學大綱對學生學習本課程提出的要求。教學要求把本節應該掌握的知識以條目列出，學生可以把教學要求作為檢驗自己學習質量的判據。教學要求中所有問題的答案均在《半導體器件物理學習與考研指導》中給出。
“物理圖像清晰，理論運用準確，數學推導正確、簡明”是本書編寫的原則。在教學過程中，半導體器件中物理過程的解釋、公式的理論推導與命題的證明、圖表的分析和使用是學生學習的難點。為了不使教材內容臃腫、增加篇幅，書中幾乎全部的基本概念、物理過程解釋、理論推導與命題證明、圖表的分析和使用也均在《半導體器件物理學習與考研指導》中給出。
從書序
第二版前言
第一版前言
主要符號表
第1章 半導體物理基礎
1.1 半導體中的電子狀態
1.1.1 周期性勢場
1.1.2 周期性勢場中電子的波函數布洛i定理
1.1.3 周期性邊界條件
1.2 能帶
1.3 有效質量
1.4 導帶電子和價帶空穴
1.4.1 金屬、半導體和絕緣體的區別
1.4.2 空穴
1.5 硅、鍺、砷化鎵的能帶結構
1.5.1 等能面
1.5.2 能帶圖
1.6 雜質和缺陷能級
1.5.1 施主雜質和施主能級N型半導體
1.6.2 受主雜質和受主能級P型半導體
1.6.3 Ⅲ-V族化合物半導體中的雜質
1.6.4 深能級
1.6.5 缺陷能級
1.7 載流子的統計分布
1.7.1 狀態密度
1.7.2 費米分布函數與費米能級
1.7.3 能帶中的電子和空穴濃度
1.7.4 本征半導體
1.7.5 只有一種雜質的半導體
1.7.6 雜質補償半導體
1.7.7 簡并半導體
1.8 載流子的散射
1.8.1 格波與聲子
1.8.2 載流子的散射過程
1.9 電荷輸運現象
1.9.1 漂移運動、遷移率與電導率
1.9.2 擴散運動和擴散電流
1.9.3 流密度、電流密度和電流方程
1.10 非均勻半導體中的自建電場
1.10.1 半導體中的靜電場和勢
1.10.2 愛因斯坦關系
1.10.3 非均勻半導體和自建電場
1.11 非平衡載流子
1.12 準費米能級
1.1.2.1 準費米能級的定義
1.1.2.2 修正的歐姆定律
1.1.3 復合機制
1.13.1 直接復合
1.13.2 通過復合中心的復合
1.14 表面復合和表面復合速度
1.15 半導體中的基本控制方程
習題
參考文獻
第2章 PN結
2.1 熱平衡PN結
2.1.1 PN結空間電荷區
2.1.2 電場分布與電勢分布
2.2 加偏壓的PN結
2.2.1 PN結的單向導電性
2.2.2 少數載流子的注人與輸運
2.3 理想PN結二極管的直流電流－哇壓特性
2.4 空間電荷區復合電流和產生電流
2.4.1 正偏復合電流
2.4.2 反偏產生電流
2.5 隧道電流
2.6 溫度對PN結I-V特性的影響
2.7 耗盡層電容、求雜質分布和變容二極管
2.7.1 G-V關系
2.7.2 求雜質分布
2.7.3 變容二極管
2.8 PN結二極管的頻率特性
2.9 PN結二極管的開關特性
2.9.1 電荷存儲效應和反向瞬變
2.9.2 階躍恢復二極管
2.10 PN結擊穿
習題
參考文獻
第3章 雙極結型晶體管
3.1 雙極結型晶體管的結構和制造工藝
3.2 雙極結型晶體管的基本工作原理
3.2.1 放大作用
3.2.2 電流分量
3.2.3 直流電流增益
3.3 理想雙極結型晶體管中的電流傳輸
3.3.1 載流子分布與電流分量
3.3.2 正向有源模式
3.4 埃伯斯-莫爾方程
3.4.1 埃伯斯-莫爾模型
3.4.2 工作模式和少子分布
3.5 緩變基區晶體管
3.6 基區擴展電阻和電流集聚效應
3.7 基區寬度調變效應
3.8 晶體管的頻率響應
3.9 混接π模型等效電路
3.10 晶體管的開關特性
3.11 反向電流和擊穿電壓
3.12 PNPN結構
3.13 異質結雙極晶體管
3.13.1 平衡異質結
3.13.2 加偏壓的異質結
3.13.3 異質結雙極晶體管放大的基本理論
3.14 幾類常見的HBT
習題
參考文獻
第4章 金屬-半導體結
4.1 肖特基勢壘
4.1.1 肖特基勢壘的形成
4.1.2 加偏壓的肖特基勢壘
4.2 界面態對勢壘高度的影響
4.3 鏡像力對勢壘高度的影響
4.4 肖特基勢壘二極管的結構
4.5 肖特基勢壘二極管的電流-電壓特性
4.6 金屬一絕緣體一半導體肖特基二極管
4.7 肖特基勢壘二極管和PN結二極管的比較
4.8 肖特基勢壘二極管的應用
4.8.1 肖特基勢壘檢波器或混頻器
4.8.2 肖特基勢壘箝位晶體管
4.9 歐姆接觸——非整流的M-S結
習題
參考文獻
第5章 結型場效應晶體管和金屬-半導體場效應晶體管
5.1 JFET的基本結構和工作原理
5.2 理想JFET的I-V特性
5.3 靜態特性
5.3.1 線性區
5.3.2 飽和區
5.3.3 擊穿電壓
5.4 小信號參數和等效電路
5.5 JFET的最高工作頻率
5.6 夾斷后的JFET的性能
5.7 金屬一半導體場效應晶體管
5.8 JFET和MESFET的類型
5.9 異質結MKSFET和HEMT
習題
參考文獻
第6章 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管
6.1 理想MOS結構的表面空間電荷區
6.1.1 半導體表面空間電荷區
6.1.2 載流子積累、耗盡和反型
6.1.3 反型和強反型條件
6.2 理想MOS電容器
6.3 溝道電導與閾值電壓
6.4 實際MOS的電容－電壓特性和閾值電壓
6.4.1 功函數差的影響
6.4.2 界面陷阱和氧化物電荷的影響
6.4.3 閾值電壓和C-V曲線
6.5 MOS場效應晶體管
6.5.1 基本結構和工作原理
6.5.2 I-V特一性
6.6 等效電路和頻率響應
6.6.1 小信號參數
6.6.2 頻率響應
6.7 MOS場效應晶體管的類型
6.8 亞閾值區
6.9 影響閾值電壓的其余因素
6.10 器件尺寸按比例縮小
6.10.1 短溝道效應
6.10.2 器件的小型化
習題
參考文獻
第7章 電荷轉移器件
7.1 電荷轉移
7.2 深耗盡狀態和表面勢阱
7.3 MOS電容的瞬態特性
7.4 信號電荷的輸運傳輸效率
7.5 電極排列和CCD制造工藝
7.5.1 三相CCD
7.5.2 二相CCD
7.6 埋溝CCD
7.7 信號電荷的注人和檢測
7.7.1 信號電荷的注入
7.7.2 信號電荷的檢測
7.8 集成斗鏈器件
7.9 電荷耦合圖像器
習題
參考文獻
第8章 半導體太陽電池和光電二極管
8.1 半導體中光吸收
8.2 PN結的光生伏打效應
8.2.1 太陽電池的基本結構
8.2.2 PN結的光生伏打效應
8.3 太陽電池的I-V特性
8.4 太陽電池的效率
8.5 光產生電流與收集效率
8.6 影響太陽電池效率的因素
8.7 肖特基勢壘和MIS太陽電池
8.8 非晶硅(a-Si)太陽電池
8.8.1 非晶硅PIN結太陽電池
8.8.2 非晶硅肖特基勢壘太陽電池
8.9 光電二極管的基本結構與工作原理
8.9.1 PIN光電二極管
8.9.2 雪崩光電二極管
8.9.3 金屬-半導體光電二極管
8.9.4 異質結光電二極管
8.10 光電二極管的特性參數
8.10.1 量子效率和響應度
8.10.2 響應速度
8.10.3 噪聲特性
8.10.4 其他幾個概念
習題
參考文獻
第9章 發光二極管和半導體激光器
9.1 輻射復合與非輻射復合
9.1.1 輻射復合
9.1.2 非輻射復合
9.2 LED的基本結構和工作原理
9.3 LED的特性參數
9.3.1 I-V特性
9.3.2 量子效率
9.3.3 光譜分布
9.4 可見光LED
9.4.1 GaPLED
9.4.2 GaAS1-xPx LED
9.4.3 GaN LED
9.5 紅外LED
9.6 異質結LED
9.7 半導體激光器及其基本結構
9.8 半導體受激發射的條件
9.8.1 粒子數反轉分布
9.8.2 光學諧振腔
9.8.3 振蕩的閾值條件
9.8.4 閾值電流
9.9 結型半導體激光器的特性
9.9.1 閾值特性
9.9.2 轉換效率
9.9.3 光譜分布
9.10 異質結激光器
9.10.1 單異質結激光器
9.10.2 雙異質結激光器
習題
參考文獻
附錄
1.6.3 Ⅲ-V族化合物半導體中的雜質
在Ⅳ族元素半導體中，取代Ⅳ族原子占據晶格位置的V族原子成為施主雜質，而Ⅲ族原子則成為受主雜質。這個結果說明，在半導體中，雜質原子的價電子數與晶格原子的價電子數之間的關系是決定雜質行為的一個重要因素。按照這種看法，在Ⅲ-V族化合物半導體中，取代晶格中V族原子的Ⅵ族原子應該是施主雜質；取代Ⅲ族原子的Ⅱ族原子應該是受主雜質。實驗已經證明，Ⅵ族元素中的硒和碲確實是施主雜質，而Ⅱ族元素中的鋅和鎘確實是受主雜質。
�、糇逶釉冖�-V族化合物半導體中的行為比較復雜。如果Ⅳ族原子只取代晶格中的Ⅲ族原子，則它們起施主雜質的作用；如果只取代V族原子，則它們就起受主雜質的作用。Ⅳ族原子也可以既取代Ⅲ族原子，又取代V族原子。究竟哪一種原子被取代得多，與Ⅳ族原子的濃度和外部條件有關。例如，Si原子在GaAs中兩種晶格原子位置上的分布就與Si原子的濃度有關。實驗表明，在Si原子的濃度小于1018cm-3時，Si原子基本上只取代Ga原子，起施主雜質的作用；而在Si原子的濃度大于1018cm-3時，也有部分Si原子取代As原子成為受主雜質，對于取代Ga原子的Si施主起補償作用。以Si原子為雜質，溫度高時大部分Si原子占據Ga原子的位置。隨著溫度降低，越來越多的Si原子占據As原子的位置，增加到適當的量就會發生半導體轉型。這樣，采用一個熔體，通過改變溫度，以一次液相外延形成的PN結，具有較好的均勻性和完整性。
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