兰慕杰、来逢昌主编的《微电子器件基础》是一本适合工科院校微电子技术(电子科学与技术)专业使用的专业基础课教材。微电子器件基础课程是连接半导体物理和集成电路设计课程的纽带，加上微电子工艺课程而构成微电子技术专业核心课程体系。本教材将在满足课程基本内容要求基础上，增加各种类型p-n结二极管和晶闸管、异质结双极晶体管、单结晶体管等简单器件的基本原理，以期达到既立足于传统“晶体管原理”基础，又向“微电子器件”扩展，使学生更加全面地了解各类器件结构和原理，融会贯通，更好地为后续课程服务。

兰慕杰、来逢昌主编的《微电子器件基础》是哈尔滨工业大学“国家集成电路人才培养基地”教学建设成果。本书重点介绍p-n结二极管、双极型晶体管和场效应晶体管的基本结构、工作原理、直流特性、频率特性、功率特性和开关特性，以及描述这些特性的有关参数；简要介绍晶闸管、异质结双极晶体管、静电感应晶体管、绝缘栅双极晶体管、单结晶体管、双极反型沟道场效应晶体管和穿通型晶体管等微电子器件的基本概念、结构和工作原理。本书配有PPT等教学资源。

《微电子器件基础》可作为普通高等学校电子科学与技术、集成电路设计、微电子学等专业本科生相关课程的教材，也可供相关专业本科生、研究生以及从事微电子技术相关工作的科研及工程技术人员阅读参考。

第1章 p-n结二极管1

 1.1 p-n结的形成及平衡状态1

 1.1.1 p-n结的形成与空间电荷区1

 1.1.2 平衡p-n结的能带图与势垒高度4

 1.2 p-n结的直流特性8

 1.2.1 正向p-n结8

 1.2.2 反向p-n结20

 1.2.3 温度对p-n结电流和电压的影响24

 1.3 p-n结空间电荷区和势垒电容25

 1.3.1 p-n结空间电荷区的电场和电位分布26

 1.3.2 p-n结势垒电容31

 1.4 p-n结的小信号交流特性38

 1.4.1 p-n结小信号交流电流-电压方程38

 1.4.2 p-n结的小信号交流导纳40

 1.4.3 p-n结扩散电容40

 1.5 p-n结的击穿特性41

 1.5.1 p-n结击穿机理41

 1.5.2 雪崩击穿条件43

 1.5.3 雪崩击穿电压及其影响因素46

 1.5.4 击穿现象的应用——稳压二极管53

 1.6 p-n结二极管的开关特性54

 1.7 p-n结二极管的其他类型59

 1.7.1 反向电阻阶跃恢复二极管59

 1.7.2 超高频二极管60

 1.7.3 钳位二极管63

 1.7.4 噪声二极管64

 1.7.5 雪崩渡越二极管64

 1.7.6 隧道二极管66

 1.7.7 反向二极管67

 思考与练习68

第2章 双极型晶体管的直流特性70

 2.1 晶体管的基本结构和杂质分布70

 2.1.1 晶体管的基本结构70

 2.1.2 杂质分布70

 2.2 晶体管的放大机理72

 2.2.1 晶体管的能带图及少子分布72

 2.2.2 晶体管中的电流传输过程及放大作用73

 2.3 晶体管的直流I-V特性及电流增益76

 2.3.1 均匀基区晶体管（以npn管为例）76

 2.3.2 缓变基区晶体管（以npn管为例）82

 2.3.3 影响电流放大系数的其他因素90

 2.4 晶体管的反向电流及击穿电压93

 2.4.1 晶体管的反向电流93

 2.4.2 晶体管的击穿电压95

 2.5 双极型晶体管的直流特性曲线98

 2.5.1 共基极直流特性曲线99

 2.5.2 共发射极直流特性曲线99

 2.6 基极电阻100

 2.6.1 概述100

 2.6.2 梳状结构晶体管的基极电阻101

 2.7 埃伯尔斯-莫尔（Ebers-Moll）模型103

 思考与练习105

第3章 双极型晶体管的频率特性108

 3.1 晶体管交流电流放大系数与频率参数108

 3.2 晶体管交流特性的理论分析109

 3.2.1 均匀基区晶体管交流特性分析110

 3.2.2 缓变基区晶体管交流特性分析114

 3.3 晶体管的高频参数及等效电路114

 3.3.1 晶体管高频Y参数及其等效电路115

 3.3.2 晶体管高频h参数及等效电路120

 3.4 高频下晶体管中载流子的输运及中间参数123

 3.4.1 发射效率及发射结延迟时间123

 3.4.2 基区输运系数及基区渡越时间125

 3.4.3 集电结势垒输运系数及渡越时间129

 3.4.4 集电区倍增因子与集电极延迟时间131

 3.5 晶体管电流放大系数的频率关系133

 3.5.1 共基极电流放大系数及其截止频率133

 3.5.2 共发射极电流放大系数及其截止频率134

 3.5.3 影响fT的因素和提高fT的途径137

 3.6 晶体管的高频功率增益和最高振荡频率138

 3.6.1 最佳高频功率增益138

 3.6.2 高频优值和最高振荡频率140

 3.6.3 提高功率增益或最高振荡频率的途径141

 3.7 工作条件对晶体管fT、Kpm的影响141

 3.7.1 工作点对fT的影响141

 3.7.2 工作点对Kpm的影响142

 思考与练习143

第4章 双极型晶体管的功率特性144

 4.1 集电极最大允许工作电流ICM144

 4.2 基区大注入效应对电流放大系数的影响144

 4.2.1 基区大注入下的电流（以npn管为例)145

 4.2.2 基区电导调制效应147

 4.2.3 基区大注入对电流放大系数的影响148

 4.3 有效基区扩展效应149

 4.3.1 均匀基区晶体管的有效基区扩展效应149

 4.3.2 缓变基区晶体管的有效基区扩展效应151

 4.4 发射极电流集边效应154

 4.5 晶体管最大耗散功率PCM159

 4.6 二次击穿和安全工作区163

 思考与练习171

第5章 双极型晶体管的开关特性172

 5.1 开关晶体管的静态特性172

 5.2 晶体管的开关过程和开关时间175

 5.3 开关晶体管的正向压降和饱和压降190

 思考与练习193

第6章 结型栅场效应晶体管194

 6.1 JFET基本结构和工作原理194

 6.2 JFET的直流特性与低频小信号参数198

 6.2.1 肖克莱理论和JFET的直流特性198

 6.2.2 JFET的直流参数201

 6.2.3 JFET的交流小信号参数203

 6.2.4 任意沟道杂质浓度分布的JFET204

 6.2.5 四极管特性205

 6.2.6 高场迁移率的影响206

 6.2.7 关于沟道夹断和速度饱和的讨论209

 6.2.8 串联电阻的影响210

 6.2.9 温度对直流特性的影响211

 6.3 JFET的交流特性213

 6.3.1 交流小信号等效电路213

 6.3.2 JFET和MESFET中的电容214

 6.3.3 JFET和MESFET的频率参数215

 6.4 JFET的功率特性217

 6.5 JFET和MESFET结构举例219

 6.5.1 MESFET的结构219

 6.5.2 JFET的结构222

 6.5.3 V形槽硅功率JFET223

 思考与练习224

第7章 MOS场效应晶体管225

 7.1 基本结构和工作原理225

 7.1.1 MOSFET的基本结构225

 7.1.2 MOSFET的基本工作原理225

 7.1.3 MOSFET的基本类型227

 7.2 MOSFET的阈值电压228

 7.2.1 MOSFET阈值电压表达式228

 7.2.2 影响MOSFET阈值电压的因素231

 7.2.3 关于强反型状态237

 7.3 MOSFET的I-V特性和直流特性曲线238

 7.3.1 MOSFET的电流-电压特性239

 7.3.2 弱反型（亚阈值）区的伏安特性242

 7.3.3 MOSFET的特性曲线243

 7.3.4 MOSFET的直流参数244

 7.4 MOSFET的频率特性245

 7.4.1 MOSFET的交流小信号参数245

 7.4.2 MOSFET的交流小信号等效电路249

 7.4.3 MOSFET的频率特性251

 7.5 MOSFET的功率特性和功率MOSFET的结构253

 7.5.1 MOSFET的功率特性254

 7.5.2 功率MOSFET结构255

 7.5.3 功率MOSFET的导通电阻257

 7.6 MOSFET的开关特性259

 7.6.1 MOSFET的本征延迟259

 7.6.2 MOSFET的非本征延迟260

 7.6.3 NMOS倒相器的延迟时间261

 7.7 MOSFET的击穿特性264

 7.8 MOSFET的温度特性269

 7.9 MOSFET的短沟道和窄沟道效应271

 7.9.1 阈值电压的变化271

 7.9.2 漏极特性和跨导的变化273

 7.9.3 弱反型区亚阈值漏极电流的变化275

 7.9.4 长沟道器件的最小沟道长度限制276

 7.9.5 短沟道高性能器件结构举例277

 思考与练习279

第8章 晶体管的噪声特性281

 8.1 晶体管的噪声和噪声系数281

 8.2 晶体管的噪声源282

 8.3 p-n结二极管的噪声285

 8.4 双极型晶体管的噪声特性286

 8.5 JFET和MESFET的噪声特性287

 8.6 MOSFET的噪声特性288

 思考与练习290

第9章 其他类型的微电子器件292

 9.1 晶闸管292

 9.1.1 二极晶闸管292

 9.1.2 三极晶闸管296

 9.1.3 反向导通晶闸管297

 9.1.4 双向晶闸管298

 9.2 异质结双极晶体管299

 9.3 静电感应晶体管302

 9.4 绝缘栅双极晶体管（IGBT）306

 9.5 单结晶体管308

 9.6 双极反型沟道场效应晶体管（BICFET）310

 9.7 穿通型晶体管310

 9.7.1 可透基区晶体管310

 9.7.2 穿通型场效应晶体管311

 9.7.3 空间电荷限制三极管311

附录Ⅰ 常温下主要半导体的物理性质313

附录Ⅱ 常用介质膜的物理参数315

附录Ⅲ 常用物理常数表317

附录IV 硅电阻率与杂质浓度的关系（300 K）318

附录V 硅中迁移率与杂质浓度的关系319

附录Ⅵ 扩散结势垒电容和势垒宽度关系曲线320

附录Ⅶ 硅中扩散层平均电导与表面浓度、结深关系328

附录Ⅷ 半导体分立器件型号命名法332

参考文献336