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目 录1

第一章 器件分析的物理基础1

§1电子与空穴浓度的表示1

§1.1电子和空穴浓度1

§1.2 np积2

§1.3电中性方程4

§1.4重掺杂区的禁带收缩（变窄）效应7

§2载流子输运过程的描述10

§2.1 电场、电势及能带的电势表示10

§2.2漂移运动和迁移率13

§2.3扩散运动19

§2.4电流密度方程20

§3非平衡条件下的载流子21

§3.1注入（或抽出）22

§3.2载流子空间电荷中和24

§3.3平衡的恢复过程25

§3.4连续性方程和电流的转换34

§4复合过程的动力学35

§4.1浮复合速率35

§4.2低注入下少子的寿命38

§4.3表面复合速度39

§5复合产生中心41

§6分析p-n结时的基本假设45

§7 p—n结电流机构和特征49

§7.1 p—n结电流的物理本质49

§7.2结边界处的载流子浓度53

§7.3势垒区的复合电流57

§7.4 p—n结的正向I—V特征58

§7.5 p—n结的反向电流60

§8内建电场63

§9空间电荷限制效应及电子三极管的不饱和特性68

§10 n+—n高低结的反射特性和复合速度72

§10.1非平衡少子浓度分布73

§10.2 α的物理意义79

§10.3 α与器件结构、材料及制造参数的关系83

第二章 电力半导体器件的物理问题88

§1高电平注入条件下的电流传输88

§2高电平注入条件下的载流子寿命92

§2.1俄歇复合寿命92

§2.2一阶复合寿命随注入电平的变化95

§3单一载流子的注入问题99

§4空间电荷效应限制的载流子双注入问题104

§5体复合限制的双注入问题108

§6寿命不等时的双注入情况114

§7晶闸管通态压降的理论分析121

§7.1模型与假设121

§7.2 p—n结两侧边界载流子浓度间的关系123

§7.3不同注入电平下的边界载流子浓度比？126

§7.4高低结po？—p对应的边界载流子浓度和浓度比ψo129

§7.5正向状态下结构的载流子浓度分布130

§7.6不同注入电平对应的电流密度134

§7.7通态压降VF的求算135

§8.1载流子分布146

§8 p+—sn—n+结构的正向特性146

§8.2 正向特性和通态压降150

§8.3影响正向特性的诸因素156

§9 p—i(sn)—n结构的反向恢复特性159

§9.1基本的物理描述160

§9.2反向恢复过程的定量分析166

§9.3中间区轻掺杂的影响以及扩散结的情况178

§10电力器件的耐压容量179

§10.1平行平面结的雪崩击穿电压180

§10.2 p—i—n结的击穿电压182

§10.3穿通结的击穿电压182

§10.4基极开路晶体管的击穿电压184

§10.5晶闸管的阻断电压186

§11电力器件的边缘造形188

§11.1耗尽层弯曲189

§11.2边缘造形190

§12平面扩散结耐压的改善199

§12.1平面扩散结的击穿199

§12.2平面扩散结击穿电压的改善203

第三章 结栅场效应晶体管（JFET）理论211

§1引言211

§2.1偏置条件下导电沟道的情况215

§2基本的器件物理215

§2.2电流传导的特点217

§3长沟道JFET作用理论—缓变沟道近似（GCA）理论220

§3.1基本假设221

§3.2基本电流方程224

§3.3器件的两个重要参数229

§4短沟道JFET理论—载流子速度饱和理论232

§4.1基本的器件物理232

§4.2物理过程的特点238

§4.3电流—电压（I—V）特性239

§4.4跨导248

§4.5微分漏电导gd252

§5 JFET电流饱和机制的各种理论模型讨论255

§5.1概论—理论发展过程的回顾255

§5.2基本控制方程和缓变沟道近似（GCA）258

§5.3饱和模型261

§5.4数值计算结果265

§6 JFET沟道电势、电场和载流子分布的实验测量274

第四章 静电感应晶体管（SIT）作用理论283

§1概论284

§1.1结构和制造特点284

§1.2 SIT的I—V特性285

§1.3几何模型287

§2基本的器件物理288

§2.1纵向结构（n+—n-—n+）288

§2.2横向结构291

§2.3沟道内的电场292

§2.4沟道势垒297

§2.5载流子越过势垒302

§3 SIT作用理论（Ⅰ）－阻断态和小电流分析303

§3.1分析模型303

§3.2势函数φ(x,y)306

§3.3势垒高度311

§3.4参数η*和μ*316

§3.5本征正向阻断增益G*318

§3.6结构的电场320

§3.7解析解和数值解的比较322

§3.8非本征区的影响323

§3.9电流方程326

§4 SIT作用理论（Ⅰ）－中、大电流分析；类三极管运用327

§4.1基本的器件物理327

§4.2类三极管范围的极限电流330

§4.3中、大电流的理论分析331

§4.4源串联电阻的影响337

§5场控器件I—V特性的转变问题340

§6 I—V特性的空间电荷限制电流机制354

§6.1问题的提出354

§6.2类三极管I—V特性355

§6.3空间电荷限制电流出现的条件356

§6.4基本的器件物理358

§6.5控制方程359

§6.6各种半导体结构的SCLC361

第五章 双极模式静电感应晶体管（BSIT）作用理论374

§1.1 I—V特性376

§1 BSIT的单极作用机制376

§1.2单极模式的势函数378

§1.3单极模式的电流分析383

§2 BSIT单极作用机制向双极模式的转变388

§2.1机制的转变388

§2.2双极作用机制391

§3双极模式的区域近似理论394

§3.1结构模型和方法要点394

§3.2源－漏结构的分析（纵向）396

§3.3源－栅结构的分析（横向）404

§4.1各区的电压408

§4双极模式下的输出特性和基本参数408

§4.2I—V特性不同点对应的少子分布和电场分布的特点409

§4.3饱和区的输出特性和饱和压降409

§4.4有源区的输出特性413

§4.5电流增益hFs415

§5关于一级近似理论的进一步分析418

§5.1基本的器件物理418

§5.2输出特性曲线及其影响因素424

§6关于BSIT的若干实验结果及影响电性能的诸因素分析431

§6.1阻断电压V阻431

§6.2直流电流增益hFs432

§6.3影响其他电性能的诸因素436

§7 BSIT的数值分析结果441

§7.1结果441

§7.2对数值分析结果的讨论445

第六章 静电感应晶闸管（SITH）作用原理449

§1I—V特性和作用的物理机制449

§1.1结构和I—V特性450

§ 1.2作用的物理机制452

§2沟道电势的分析455

§2.1沟道电势455

§2.2数值分析464

§3正向压降VF474

§4正向阻断电压480

§5正向阻断增益484

§5.1 阻断增益与器件结构尺寸和制造参数的关系485

§5.2阻断增益与偏压及电流的关系490

§6动态特性494

§6.1关断特性和关断时间toff494

§ 6.2 SITH的di/dt容量498

§6.3 SITH的dv/dt容量501

§7温度性能506

参考文献517