Содержание

Предисловие редактора Ю. А. Парменова
Глава I. Основные сведения из физики полупроводников
I.1.    Элементы зонной теории
I.2.    Собственные и примесные полупроводники
I.3.    Концентрации электронов и дырок
I.3.1.    Равновесное состояние
I.3.2.    Неравновесное состояние
I.3.3.    Уровень инжекции
I.4.    Кинетика носителей заряда
I.5.    Рекомбинация и генерация носителей заряда
I.5.1.    Механизмы рекомбинации—генерации
I.5.2.    Прямая межзонная рекомбинация
I.5.3.    Ловушечная рекомбинация
I.5.4.    Ударная рекомбинация
I.5.5.    Поверхностная рекомбинация
I.5.6.    Превалирующие механизмы рекомбинации
I.6.    Общий подход к анализу полупроводниковых приборов
I.7.    Уравнения непрерывности
Литература
Глава II. p-n переходы и полупроводниковые диоды
II.1. Понятие о p-n переходе
II.1.1. Определение и классификация p-n переходов
II.1.2. Структура p-n перехода
Основные выводы
II.2.    Равновесное состояние p-n перехода
II.2.1.    Энергетическая диаграмма p-n перехода
II.2.2.    Токи через p-n переход в равновесном состоянии
II.2.3.    Методика определения параметров p-n перехода
II.2.4.    Расчет параметров ступенчатого p-n перехода
II.2.5.    Переход с линейным распределением примеси
II.2.6.    Диффузионные p-n переходы
Основные выводы
II.3.    Неравновесное состояние p-n перехода
II.3.1.    Прямое и обратное включение p-n перехода
II.3.2.    Энергетические диаграммы неравновесного p-n перехода
II.3.3.    Граничные условия и уровень инжекций
II.3.4.    Ширина p-n перехода
Основные выводы
II.4.    Анализ идеализированного диода
II.4.1.    Модель идеализированного диода
II.4.2.    Методика анализа ВАХ идеализированного диода
II.4.3. Распределения неосновных носителей заряда в квазинейтральных областях
II.4.4.    ВАХ идеализированного диода
II.4.5.    Тепловой ток
II.4.6.    Температурная зависимость прямой ветви ВАХ диода
II.4.7.    Характеристические сопротивления диода
II.4.8.    Коэффициенты инжекции и эффективность эмиттера
Основные выводы
II.5.    ВАХ реального диода
II.5.1.    Особенности ВАХ реального диода
II.5.2.    Термогенерация и рекомбинация носителей заряда в p-n переходе
II.5.3.    Ток термогенерации (обратное смещение перехода)
II.5.4.    Ток рекомбинации (прямое смещение перехода)
II.5.5.    Сопротивление базы
II.5.6.    Характеристики диода при высоком уровне инжекции
II.5.6.1.    Особенности высокого уровня инжекции
II.5.6.2.    Распределение носителей заряда в базе
II.5.6.3.    Электрическое поле в базе
II.5.6.4.    ВАХ p-n перехода
II.5.6.5.    ВАХ диода
II.5.6.6.    Эффективность эмиттера
II.5.6.7.    Границы высокого и низкого уровней инжекции
II.5.7.    ВАХ реального диода
Основные выводы
II.6. Пробой p-n перехода
II.6.1.    Механизмы пробоя p-n перехода
II.6.2.    Лавинный пробой.
II.6.3.    Туннельный (зенеровский) пробой
II.6.4.    Особенности лавинного и туннельного механизмов пробоя
II.6.5.    Тепловой пробой
Основные выводы
II.7. Частотные и импульсные свойства полупроводникового диода
II.7.1.    Механизмы инерционности диода
II.7.2.    Барьерная емкость р-п перехода
II.7.3.    Диффузионные емкости диода
II.7.4.    Частотные свойства диода на малом переменном сигнале
II.7.5.    Импульсные свойства диода
Основные выводы
Литература.
Глава III. Транзисторы со структурой металл—диэлектрик-полупроводник
III.1. Эффект поля в структурах МДП
III.1.1. Структура МДП
III.1.2. Идеальная структура МДП в условиях термодинамического равновесия
III.1.3. Эффект поля в идеальной структуре МДП
III.1.4. Вольтфарадные характеристики идеальной структуры МДП
III.1.5. Особенности эффекта поля в реальной структуре МДП
III.1.6. Пороговое напряжение структуры МДП
Основные выводы
III.2. Устройство и принцип действия МДП-траизистора
III.2.1. Принцип действия МДПТ.
II1.2.2. Устройство и разновидности МДПТ
III.2.3. Качественный анализ характеристик МДПТ
III.2.4. Пороговое напряжение МДПТ и влияние потенциала подложки
Основные выводы
III.3.    Анализ идеализированного транзистора
III.3.1. Допущения модели идеализированного МДПТ
III.3.2. Характеристики идеализированного транзистора
III.3.3. Инерционные свойства идеализированного МДПТ
Основные выводы
III.4.    Статические ВАХ МДП-транзисторов с длинным каналом
III.4.1. Влияние неоднородности ОПЗ под затвором
III.4.2. Подпороговый ток
III.4.3. Подвижность носителей заряда в канале
III.4.4. Влияние температуры
III.4.5. Умножение носителей в канале
Основные выводы
III.5. Эффекты короткого канала
III.5.1. Природа эффектов короткого канала
III.5.2. Пороговое напряжение
III.5.3. Эффект смыкания канала
III.5.4. Зарядка оксида
III.5.5. Ограничение дрейфовой скорости носителей в канале
III.5.6. Влияние ограничения дрейфовой скорости носителей в канале на основные свойства МДПТ
III.5.7. Модуляция длины канала
III.5.8. Пологая область ВАХ МДПТ и коэффициент усиления
III.5.9. Емкости затвор—исток и затвор—сток
III.5.10. Особенности ВАХ короткоканального МДПТ
III.5.11. Подпороговый ток
III.5.12. Критерий короткого канала
Основные выводы
Приложение III.1. Определение зависимости эффективной длины канала от напряжения сток-исток
III.6. Моделирование МДП-транзисторов
III.6.1. Классификация моделей полупроводниковых приборов
III.6.2.Особенности моделирования МДПТ
III.6.3.Нелинейная эквивалентная схема МДПТ для большого сигнала
III.6.4. Линейные эквивалентные схемы МДПТ для малого сигнала
III.6.5. Формальные линейные модели
Основные выводы
III.7. Масштабирование МДП-транзисторов
III.8. Структуры короткоканальных МДП-транзисторов
III.8.1. Требования к МДПТ в СБИС
III.8.2. Типовая структура короткоканального МДПТ
III.8.3. Структурные модификации короткоканальных МДПТ
Литература.
Глава IV. Биполярные транзисторы
IV.1. Устройство и принцип действия биполярного транзистора
IV.1.1. Устройство биполярного транзистора
IV.1.2. Принцип действия и режимы работы транзистора
IV.1.3. Разновидности биполярных транзисторов
IV.1.4. Основные физические процессы в транзисторе (нормальный режим)
IV.1.5. Эффективность эмиттера и коэффициент переноса
Основные выводы
IV.2. Модель идеализированного транзистора Эберса—Молла
IV.2.1. Модель Эберса-Молла
IV.2.2. Статические характеристики идеализированного транзистора в схеме ОБ
IV.2.3. Статические характеристики идеализированного транзистора в схеме ОЭ
IV.2.4. Тепловые токи коллектора и эмиттера
Основные выводы
IV.3. Параметры идеализированного транзистора
IV.3.1. Коэффициент переноса
IV.3.2. Тепловые токи эмиттерного диода и эффективность эмиттера
IV.3.3. Влияние коэффициента переноса и эффективности эмиттера на усилительные свойства транзистора
IV.3.4. Инверсные параметры
Основные выводы
IV.4. Частотные и импульсные свойства коэффициентов передачи тока
IV.4.1. Механизм внутренней инерционности биполярного транзистора и форма представления  частотных и импульсных характеристик
IV.4.2. Частотная характеристика коэффициента переноса
IV.4.3. Частотная характеристика эффективности эмиттера
IV.4.4. Частотные и импульсные свойства коэффициента передачи эмиттерного тока
IV.4.5. Частотные и импульсные свойства коэффициента усиления тока базы
IV.4.6. Сравнительный анализ частотных и импульсных характеристик коэффициентов а и b
IV.4.7. Диффузионные емкости в транзисторе
IV.4.8. Накопление заряда в коллекторе
Основные выводы
IV.5. Действие факторов, не учтенных в идеализированной модели транзистора.
IV.5.1. Факторы, не учтенные в идеализированной модели
IV.5.2. Эффект Эрли
IV.5.3. Сопротивления базы и коллектора
IV.5.4. Эффект оттеснения эмиттерного тока
IV.5.5. Влияние режима работы транзистора на коэффициенты передачи тока
IV.5.6. Ограничение скорости носителей заряда в базе и в коллекторном переходе
IV.5.7. Специфика пробоя в биполярных транзисторах
IV.5.8. Диодное включение транзисторов
Основные выводы
IV.6. Особенности дрейфовых планарных транзисторов
IV.6.1. Примесный профиль планарного дрейфового транзистора и встроенные электрические поля
IV.6.2. Распределение избыточных носителей заряда в базе
IV.6.3. Время пролета неосновных носителей через базу и тепловые токи
IV.6.4. Коэффициент передачи эмиттерного тока
IV.6.5. Тиристориый эффект
Основные выводы
IV.7. Моделирование биполярных транзисторов
IV.7.1. Особенности моделирования биполярных транзисторов
IV.7.2. Эквивалентные схемы для большого сигнала на основе модели Эберса—Молла
IV.7.3. Метод Гуммеля—Пуна
IV.7.4. Модель Гуммеля—Пуна
IV.7.5. Эквивалентные схемы для малого сигнала
IV.7.6. Формальные линейные модели
Основные выводы
IV.8. Структуры интегральных биполярных транзисторов
Литература
Глава V. Сравнительный анализ принципов действия и свойств биполярных и полевых транзисторов
V.I. Сходства и различия в устройстве и принципе действия МДП- и биполярных транзисторов
V.2. Основные электрические свойства МДП- и биполярных транзисторов в рамках классических моделей
V.3. Эффекты, ограничивающие характеристики реальных МДП- и биполярных транзисторов
V.4. Важнейшие характеристики МДП- и биполярных транзисторов
V.5. Анализ важнейших характеристик МДП- и биполярных транзисторов
V.6. Области применения МДП- и биполярных транзисторов
Глава VI. Контакты металл—полупроводник
VI.1. Контакты металл—полупроводник
VI.1.1. Типы и основные характеристики контактов металл—полупроводник.
VI. 1.2. Параметры барьерных контактов
VI. 1.3. Эффект Шоттки
VI.2. Теория выпрямления на контакте металл—полупроводник.
VI.2.1. Общий подход
VI.2.2. Теория термоэлектронной эмиссии (диодная теория выпрямления)
VI.2.3. Диффузионная теория выпрямления
VI.2.4. Сравнение результатов ТТЭ и диффузионной теории выпрямления
VI.3. Омические контакты
VI.4. Диоды Шоттки
Основные выводы
Литература
Глава VII. Полевые транзисторы с управляющим барьерным переходом
VII.1. Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом
VII.1.1. Устройство и принцип действия
VII.1.2. ВАХ идеализированного транзистора
VII.1.3. Эквивалентная схема и особенности ВАХ
VII.1.4. Сравнение полевого транзистора с управляющим p-n переходом и МДПТ
Основные выводы
VII.2.    Полевые транзисторы с затвором Шоттки на основе GaAs
VII.2.1. Особенности GaAs как материала микроэлектроники
VII.2.2. Устройство и особенности ПТШ на GaAs
VII.2.3. Особенности характеристик и применения ПТШ
Основные выводы
Литература
Глава VIII. Гетеропереходные транзисторы
VIII.1. Гетеропереходы
VIII.1.1. Особенности гетеропереходов
VIII.1.2. Гетеропереходы на основе GaAs
VIII.1.3. Инверсионный слой в гетеропереходе и двухмерный электронный газ
Основные выводы
VIII.2. Гетеропереходные полевые транзисторы на основе GaAs
VIII.2.1. Устройство и принцип действия ГПТ на основе GaAs
VIII.2.2. Пороговое напряжение
VIII.2.3. ВАХ ГПТ
VIII.2.4. Разновидности ГПТ на основе соединений А3В5
VIII.2.5. ГПТ на основе структур Si/SiGe
Основные выводы
VIII.3. Гетеропереходные биполярные транзисторы
VIII.3.1. Возможности улучшения характеристик биполярных транзисторов за счет использования гетеропереходов
VIII.3.2. ГБТ на основе GaAs
VIII.3.3. ГБТ на основе гетероструктур Si-Ge/Si
Основные выводы
Литература
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Физические константы
Приложение 2. Список общих обозначений
Приложение 3. Свойства некоторых полупроводниковых материалов (Т - 300 К)
Приложение 4. Энергии ионизации примесей в Si, Ge и GaAs
Приложение 5. Греческий алфавит
Литература к приложениям 3, 4