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內容簡介

　　《電子材料與器件原理(第3版)下冊：應用篇》全麵而係統地闡述瞭電子材料與器件的基礎理論和各類功能材料與器件的原理和性能。全書分為上、下兩冊：上冊為理論篇，主要闡述電子材料與器件涉及的基礎理論。內容包括材料科學基礎概論、固體中的電導和熱導、量子物理基礎和現代固體理論；下冊為應用篇，主要討論各種功能材料與器件的原理與性能，內容包括半導體、半導體器件、電介質材料與絕緣、磁性與超導性、材料的光學特性等專題。《電子材料與器件原理(第3版)下冊：應用篇》適閤作為高等院校電子科學與工程、電氣科學與工程、材料科學、應用物理、計算機、信息處理、自動控製等相關學科的高年級本科生或研究生的專業課程教材，也可作為相關領域的科學傢、工程師和高校師生的參考用書。

作者簡介

　　薩法·卡薩普（S．O．Kasap），是加拿大薩斯喀徹溫大學（University of Saskatchewan）電氣工程係教授以及加拿大電子材料與器件首席科學傢（Canada Research Chair）。他於1976年、1978年和1983年在倫敦大學帝國理工學院（Imperial College of Science。Technology and Medicine，University of London）分彆獲得學士、碩士和博士學位。1 996年，他因對電氣工程中的材料科學的研究所做齣的貢獻獲得倫敦大學理學（工學）博士學位。他是英國電氣工程師學會（IEE）、英國物理學會和英國材料學會的會士。

內頁插圖

目錄

譯者序
前言
下冊(應用篇)目錄
第5章 半導體
5.1 本徵半導體
5.1.1 矽晶體與能帶圖
5.1.2 電子與空穴
5.1.3 半導體的電導
5.1.4 電子與空穴的濃度
5.2 非本徵半導體
5.2.1 n型摻雜
5.2.2 p型摻雜
5.2.3 補償摻雜
5.3 電導率與溫度的關係
5.3.1 載流子濃度與溫度的關係
5.3.2 漂移遷移率及其與溫度和雜質的關係
5.3.3 電導率與溫度的關係
5.3.4 簡並半導體與非簡並半導體
5.4 復閤與少數載流子注入
5.4.1 直接復閤與間接復閤
5.4.2 少數載流子壽命
5.5 擴散方程、電導方程與無規則運動
5.6 連續方程
5.6.1 與時間有關的連續方程
5.6.2 穩態連續方程
5.7 光吸收
5.8 壓阻性
5.9 肖特基結
5.9.1 肖特基二極管
5.9.2 肖特基太陽能電池
5.10 歐姆接觸與熱電製冷機
5.11 直接帶隙與間接帶隙的半導體
5.12 間接復閤
5.13 非晶態半導體

第6章 半導體器件
6.1 理想pn結
6.1.1 無偏壓：開路
6.1.2 正偏：擴散電流
6.1.3 正偏：復閤和總電流
6.1.4 反嚮偏壓
6.2 pn結能帶圖
6.2.1 開路
6.2.2 iE偏和反偏
6.3 pn結的耗盡層電容
6.4 擴散(存儲)電容和動態電阻
6.5 反嚮擊穿：雪崩擊穿和齊納擊穿
6.5.1 雪崩擊穿
6.5.2 齊納擊穿
6.6 雙極晶體管
6.6.1 共基極直流特性
6.6.2 共基極放大器
6.6.3 共射極直流特性
6.6.4 低頻小信號模型
6.7 結型場效應晶體管
6.7.1 基本原理
6.7.2 JFET放大器
6.8 金屬氧化物半導體場效應晶體管
6.8.1 場效應和反型
6.8.2 增強型MOSFET
6.8.3 閾值電壓
6.8.4 離子注入M0s晶體管和多晶矽柵
6.9 光發射二極管
6.9.1 LED原理
6.9.2 異質結高亮度LED
6.9.3 LED特性
6.10 太陽能電池
6.10.1 光伏器件原理
6.10.2 串聯和分流電阻
6.10.3 太陽能電池材料、器件和效率
6.11 pin二極管、光電二極管和太陽能電池
6.12 半導體光放大器和激光器

第7章 電介質材料和絕緣
7.1 物質極化和相對電容率
7.1.1 相對電容率：定義
7.1.2 電偶極矩和電子極化
7.1.3 極化矢量P
7.1.4 局域場和剋勞休斯一莫索提方程
7.2 電子極化：共價固體
7.3 極化機製
7.3.1 離子極化
7.3.2 偶極取嚮極化
7.3.3 界麵極化
7.3.4 總極化
7.4 頻率依賴性：介電常數和介電損耗
7.4.1 介電損耗
7.4.2 德拜方程、科爾一科爾圖和串聯等效電路
7.5 高斯定律和邊界條件
7.6 擊穿場強和絕緣擊穿
7.6.1 擊穿場強：定義
7.6.2 電介質擊穿和局部放電：氣體
7.6.3 電介質擊穿：液體
7.6.4 電介質擊穿：固體
7.7 用於電容器的電介質材料
7.7.1 常用電容器結構
7.7.2 電介質：比較
7.8 壓電性、鐵電性和熱釋電性
7.8.1 壓電性
7.8.2 壓電性：石英諧振器和濾波器
7.8.3 鐵電和熱釋電晶體
附加專題
7.9 電位移和去極化電場
7.10 局域電場和洛倫茲方程
7.11 偶極子極化
7.12 離子極化和介電響應
7.13 復閤電介質和非均勻電介質
術語解釋
習題

第8章 磁性和超導性
8.1 物質的磁化
8.1.1 磁偶極矩
8.1.2 原子磁矩
8.1.3 磁化矢量M
8.1.4 磁化場或磁場強度H
8.1.5 磁導率與磁化率
8.2 磁性材料分類
8.2.1 抗磁性
8.2.2 順磁性
8.2.3 鐵磁性
8.2.4 反鐵磁性
8.2.5 亞鐵磁性
8.3 鐵磁性起源和交換相互作用
8.4 飽和磁化與居裏溫度
8.5 磁疇：鐵磁材料
8.5.1 磁疇
8.5.2 磁晶各嚮異性
8.5.3 疇壁
8.5.4 磁緻伸縮
8.5.5 疇壁運動
8.5.6 多晶材料及其M—H特性
8.5.7 去磁
8.6 軟磁與硬磁材料
8.6.1 定義
8.6.2 初始和最大磁導率
8.7 軟磁材料：例子和應用
8.8 硬磁材料：例子和應用
8.9 超導性
8.9.1 零電阻與邁斯納效應
8.9.2 I類和Ⅱ類超導體
8.9.3 臨界電流密度
8.10 超導性的起源
附加的專題
8.1 1能帶圖與磁性
8.1 1.1 泡利自鏇順磁性
8.1 1.2 鐵磁性的能帶模型
8.1 2各嚮異性磁阻效應與巨磁阻效應
8.1 3磁存儲材料
8.1 4約瑟夫森效應
8.1 5磁通量子化
術語解釋
習題

第9章 材料的光學特性
9.1 均勻介質中的光波
9.2 摺射率
9.3 色散：波長和摺射率關係
9.4 群速度和群摺射率
9.5 磁場：輻射和坡印廷矢量
9.6 斯涅耳定律和全內反射
9.7 菲涅耳方程
9.7.1 振幅反射和透射係數
9.7.2 強度、反射係數和透射係數
9.8 復摺射率和光吸收
9.9 晶格吸收
9.10 帶一帶吸收
9.11 介質的光散射
9.12 光縴中的衰減
9.13 發光、磷光體和白光LED
9.14 偏振
9.15 光學各嚮異性
9.15.1 單軸晶體和菲涅耳光率體
9.15.2 方解石的雙摺射
9.15.3 二嚮色性
9.16 雙摺射延遲片
9.17 鏇光效應和圓偏振雙摺射
附加的專題
9.18 電光效應
術語解釋
習題
附錄A 布喇格衍射定律與X射綫衍射
附錄B 通量、光通量和輻射亮度
附錄C 主要符號和縮寫
附錄D 元素特性(氫至鈾)
附錄E 一些常數和有用的資料

精彩書摘

　　下冊（應用篇）目錄
　　第5章 半導體
　　本章中我們將對本徵與非本徵半導體的性質建立基本的認識。盡管我們討論的大部分內容和實例是基於Si材料，但其思想適用於Ge材料和GaAs，InP以及其它化閤物半導體。我們所說的本徵矽是指理想的、無缺陷的矽單晶，它沒有任何的雜質或晶體缺陷（例如位錯和晶粒邊界）。因此，該晶體中的矽原子以金剛石結構的形式完整地相互鍵閤。在溫度高於絕對零度的條件下，晶格中的矽原子將按照一種能量分布産生振動。盡管這種振動的平均能量至多為3kT，振動的矽原子並不能破壞它們之間的鍵閤，但某些區域的少數晶格振動仍然可以具有足夠的能量使矽原子之間的鍵閤斷裂。一個鍵一旦被破壞，就會産生一個“自由電子”，它在晶體中作無規則運動，在電場的作用下能參與導電。這個破壞的鍵失去瞭一個電子，因而該處帶正電；由於失去電子而在鍵中留下的空位被稱為空穴。鄰近鍵的電子能容易地隧穿到這個斷鍵並填充空穴，於是有效地産生瞭空穴嚮隧穿電子原來地方的轉移。因此，通過鄰近鍵的電子的隧穿，空穴也可以自由地在晶體中作無規則運動，也可以在外加電場作用下參與電導。在本徵半導體中，熱激發産生的電子數等於空穴數（斷裂的價鍵數）。在非本徵半導體中，半導體添加瞭雜質，雜質可以提供額外的電子或空穴。例如在Si中摻砷（As），每個砷原子起施主的作用，為晶體提供一個自由電子。因為這些電子不是來自斷裂的鍵，電子與空穴的數目在非本徵半導體中是不相等的，本例中摻砷的Si將具有過量的電子。這種矽晶體稱為n型Si，因為導電主要是由電子的運動産生的。如果摻雜（例如摻硼）而使空穴的濃度超過電子的濃度，也可以得到P型si。

前言/序言

　　近年來，隨著電子信息技術的飛速發展，電子器件正嚮小型化、集成化和多功能化方嚮發展，新型電子材料與器件的研究因而十分活躍。電子材料與器件主要包括半導體材料與器件、功能電介質材料與器件、磁性材料與器件、光電子材料與器件等，在電子信息技術産業中占據著主導地位，對社會、經濟和國防建設發展産生著巨大的影響。
　　以矽材料和矽技術為代錶的半導體材料與器件自1947年第一隻晶體管發明以來，取得瞭令人矚目的飛速進展，為計算機和網絡技術的革命與進步奠定瞭重要基礎。目前集成電路90nm和65nm工藝已趨成熟，隨著高k柵介質材料與技術的研究開發與應用，45nm工藝時代也已來臨，采用45nm高k金屬柵極晶體管技術生産的高端處理器芯片最大集成瞭8．2億個晶體管，相比65nm工藝實現瞭更快的晶體管切換速度、更高的內核速度、更低的功耗和更高的集成度，未來集成電路的特徵尺寸預計將達到10nm的極限。功能電介質材料具有電、磁、光、熱及其耦閤的機電、磁電、電光等豐富多樣的功能，基於功能電介質材料的電子元器件的發展極大地促進瞭現代信息和電子技術的進步，例如上世紀20年代中葉，Ni-Zn、Mn-Zn鐵氧體的發現，引導瞭電感綫圈器件的變革，使電話和無綫電技術進入瞭新的階段；“二戰”期間發明的高介電BaTiO3基陶瓷，使得電容器及相關技術産生瞭變革，形成瞭規模龐大的電子元件産業；壓電陶瓷材料的發展深刻地改變瞭包括傳感器技術、超聲技術、錶麵波通信技術、精密定位技術等一係列工業技術；小型化的氧化物陶瓷微波元器件的齣現使當今無綫移動通信得以飛速增長。
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