Фізика напівпровідникових приладів

[Кувалда]

Simon M. Sze, Yiming Li, Kwok K. Ng. Physics of Semiconductor Devices. ‎ Wiley; 4th edition, 2021. 944 pages
С.М.Ши, Ї.Лі, К.К.Нґ. Фізика напівпровідникових приладів.

Нове видання найдокладнішого і найповнішого однотомного довідника з основних напівпровідникових приладів
Четверте видання «Фізики напівпровідникових приладів» залишається стандартним довідником з фундаментальної фізики та експлуатаційних характеристик усіх основних біполярних, уніполярних, спеціальних мікрохвильових та оптоелектронних приладів. Це повністю оновлене і доповнене видання містить близько 1000 посилань на оригінальні наукові праці та оглядові статті, понад 650 високоякісних технічних ілюстрацій і понад два десятки таблиць параметрів матеріалів.
Поділений на п'ять частин, текст спочатку містить короткий огляд властивостей напівпровідників, що охоплює енергетичну зону, концентрацію носіїв і транспортні властивості. У другій частині розглянуто основні структурні елементи напівпровідникових приладів, зокрема p-n переходи, контакти метал-напівпровідник і конденсатори метал-ізолятор-напівпровідник (МІС). У частині III розглянуто біполярні транзистори, MOSFET (польові транзистори MOS) та інші польові транзистори, такі як JFET (польові транзистори з переходом) і MESFET (польові транзистори метал-напівпровідник). Частина IV присвячена приладам з від'ємним опором та силовим приладам. Книжка завершується висвітленням фотонних приладів і сенсорів, зокрема світлодіодів (LED), сонцевих елементів, а також різних фотодетекторів та напівпровідникових сенсорів. Це класичне видання, стандартний підручник і довідник у галузі напівпровідникових приладів:
• Забезпечує практичну основу, необхідну для розуміння приладів, що використовуються тепер, а також для оцінювання продуктивності та обмежень майбутніх приладів.
• Пропонує повністю оновлену та переглянуту інформацію, яка відображає досягнення в концепціях, продуктивності та застосуванні приладів.
• Обговорює актуальні теми, такі як застосування фотонних приладів, що перетворюють оптичну енергію в електричну.
• Містить численні набори задач, реальні приклади, таблиці, рисунки та ілюстрації; кілька корисних додатків; і детальний посібник з розв'язання задач лише для викладачів.
• Досліджує нові роботи з передових технологій, таких як MODFET, резонансно-тунельні діоди, квантово-каскадні лазери, одноелектронні транзистори, прилади реальнопросторового переношення та тиристори з MOS-контролем.
«Фізика напівпровідникових приладів», четверте видання, — незамінне джерело інформації для інженерів-конструкторів, науковців-дослідників, менеджерів промислової та електронної інженерії, а також аспірантів у цій галузі.

 
Зміст
Передмова
Біографії авторів
Вступ
Частина I. Фізика напівпровідників
Розділ 1. Фізика та властивості напівпровідників — огляд
1.1. Вступ
1.2. Структура кристалу
1.3. Енергетичні зони і заборонена зона
1.4. Концентрація носіїв за теплової рівноваги
1.5. Явище транспорту носіїв
1.6. Фононні, оптичні та теплові властивості
1.7. Гетеропереходи та наноструктури
1.8. Базові рівняння та приклади
Частина II. Структурні елементи приладів
Розділ 2. p-n переходи
2.1. Вступ
2.2. Збіднена область
2.3. Вольт-амперні характеристики
2.4. Пробій переходу
2.5. Перехідна поведінка та шум
2.6. Вивідні функції
2.7. Гетеропереходи
Розділ 3. Контакти метал-напівпровідник
3.1. Вступ
3.2. Формування бар’єру
3.3. Процеси переношення струму
3.4. Вимірювання висоти бар'єру
3.5. Структури приладів
3.6. Омічний контакт
Розділ 4. Метал-діелектрик-напівпровідник-конденсатори
4.1. Вступ
4.2. Ідеальний МДН-конденсатор
4.3. Кремнієвий метал-оксид-напівпровідник-конденсатор
4.4. Переношення носіїв заряду в МОН-конденсаторі
Частина III. Транзистори
Розділ 5. Біполярні транзистори
5.1. Вступ
5.2. Статичні характеристики
5.3. Компактні моделі біполярних транзисторів
5.4. Мікрохвильові характеристики
5.5. Пов'язані структури приладів
5.6. Гетероперехідний біполярний транзистор
5.7. Ефекти самонагрівання
Розділ 6. МОНПТ (MOSFETs)
6.1. Вступ
6.2. Основні характеристики приладів
6.3. Нерівномірне легування та прилад з прихованим каналом
6.4. Масштабування приладу та короткоканальні ефекти
6.5. MOSFET-структури
6.6. Застосування схем
6.7. NCFET (польові транзистори з від’ємною електроємністю) і TFET (тунельний польовий транзистор)
6.8. Одноелектронний транзистор
Розділ 7. Енергонезалежні прилади пам’яті
7.1. Вступ
7.2. Концепція плавно́ї засувки (затвора)
7.3. Структури приладів
7.4. Компактна модель комірок пам'яті з плавно́ю засувкою
7.5. Багаторівневі комірки та тривимірні структури
7.6. Застосування та проблеми масштабування
7.7. Альтернативні структури
Розділ 8. JFETs, MESFETs і MODFETs
8.1. Вступ
8.2. JFET і MESFET
8.3. MODFET
Частина IV. Прилади з негативним опором і силові прилади
Розділ 9. Тунельні прилади
9.1. Вступ
9.2. Тунельні діоди
9.3. Пов’язані тунельні прилади
9.4. Резонансно-тунельний діод
Розділ 10. IMPATT-діоди, TED- і RST-прилади
10.1. Вступ
10.2. IMPATT-діоди
10.3. Прилади на ефекті переношення електронів
10.4. Прилади реальнопросторового переношення
Розділ 11. Тиристори та силові прилади
11.1. Вступ
11.2. Характеристики тиристорів
11.3. Різновиди тиристорів
11.4. Інші силові прилади
Частина V. Фотонні прилади та сенсори
Розділ 12. Світлодіоди і лазери
12.1. Вступ
12.2. Випромінні переходи
12.3. Світлодіоди (LED)
12.4. Лазерна фізика
12.5. Робочі характеристики лазера
12.6. Спеціалізовані лазери
Розділ 13. Фотодетектори і сонцеві елементи
13.1. Вступ
13.2. Фотопровідник
13.3. Фотодіоди
13.4. Лавинний фотодіод
13.5. Фототранзистор
13.6. Пристрій із зарядовим зв'язком (CCD)
13.7. Метал-напівпровідник-метал-фотодетектор
13.8. Інфрачервоний фотодетектор з квантовими ямами (QWIP)
13.9. Сонцевий елемент
Розділ 14. Сенсори
14.1. Вступ
14.2. Теплові сенсори
14.3. Механічні сенсори
14.4. Магнетні сенсори
14.5. Хемічні сенсори
14.6. Біосенсори
Додатки
A. Список позначень
B. Міжнародна система одиниць
C. Префікси одиниці
D. Грецький алфавіт
E. Фізичні константи
F. Властивості важливих напівпровідників
G. Теорема Блоха та періодична енергія в оберненій ґратці
H. Властивості Si і GaAs
I. Виведення Больцманового рівняння переношення та гідродинамічна модель
J. Властивості SiO2 і Si3N4
K. Компактні моделі біполярних транзисторів
L. Відкриття ефекту пам'яті з плавни́ми засувками
Індекс
 
Передмова
З часу відкриття транзисторного ефекту в 1947 році дослідницькою групою в «Телефонних лабораторіях Бела» (Bell Telephone Laboratories) (нині Nokia Bell Labs) сфера напівпровідникових пристроїв стрімко зростала. Одночасно з цим ростом розширилась і урізноманітнилась література про напівпровідникові прилади. Для доступу до цієї величезної кількості інформації виникла потреба в книжці, яка б містила вичерпний вступний опис фізики приладів і принципів їхньої роботи з посиланнями на літературу.
Щоб задовольнити таку потребу в 1969, 1981 та 2007 роках вийшли друком перше, друге та третє видання «Фізики напівпровідникових приладів», відповідно. Можливо, дещо дивно, що книжка так довго утримує своє місце як один з основних підручників для студентів і аспірантів старших курсів прикладної фізики, електротехніки та електроніки, а також матеріалознавства. Через те що книжка містить багато корисної інформації про параметри матеріалів і фізику приладів, вона також основний довідник для інженерів і науковців, які займаються дослідженнями і розроблянням напівпровідникових приладів. На сьогодні книжка одна з найбільш, якщо не найбільш, цитованих праць у сучасній інженерії та прикладній науці з понад 63 000 цитувань (Google Scholar).
З часу останнього видання у 2007 році опубліковано понад 1 000 000 статтей про напівпровідникові прилади, в яких зроблено численні прориви в концепціях і характеристиках. Очевидно, щоб книжка продовжувала служити своєму призначенню, вона потребувала ще одного серйозного перегляду. У цьому четвертому виданні «Фізики напівпровідникових приладів» близько 50 % матеріалу переглянуто або оновлено. Ми зберегли базову фізику класичних приладів і додали багато розділів, які становлять сучасний інтерес, таких як транзистори з негативною ємністю і тунельні польові транзистори, багаторівневі комірки і тривимірна флеш-пам'ять, GaN-транзистори з модуляцією, леговані GaN, сонцеві елементи проміжного діапазону, тиристори з емітерним вимиканням, рівняння «ґратка-температура» і т. д.
Значно розширено секції в кінці розділів, присвячені розв'язанню задач. Підготовлено повний набір докладних розв'язань до всіх задач, що містяться в кінці розділів. Набір задач — невіддільна частина опрацювання тем, а деякі задачі можна використовувати як робочі приклади в авдиторії. Посібники з розв'язання задач доступні безплатно для всіх факультетів, що їх вибирають. Рисунки і таблиці, використані в тексті, також доступні в електронному форматі для викладачів від видавництва. <…>

Біографії авторів
С. M. Ши (Сі), здобув ступінь доктора філософії з електротехніки у Стенфордському університеті. Він працював у «Лабораторіях Бела» (тепер Nokia Bell Labs) з 1963 по 1989 рік, а в 1990 році приєднався до професорсько-викладацького складу Національного університету Янміна Дзяотона (NYCU). Наразі д-р Ши почесний професор NYCU, а також запрошений професор у багатьох академічних установах. Він зробив фундаментальний і новаторський внесок у розвиток напівпровідникових пристроїв, особливо важливе його спільне відкриття ефекту пам'яті з плавни́м затвором, що започаткував широку популярність енергонезалежних приладів пам'яті, зокрема флеш-пам'яті. Доктор Ши автор, співавтор або редактор понад 400 статтей та 16 книжок. Його книжка «Фізика напівпровідникових приладів» (Wiley) — одна з найцитованіших праць у сучасних інженерних і прикладних наукових виданнях (понад 63 000 посилань з Google Scholar). Доктор Зі лавреат численних нагород і має такі звання, як почесний член Інституту інженерів з електротехніки та електроніки (IEEE), академік Академії Сініки та член Національної інженерної академії США.
Їмін Лі, здобув ступінь доктора філософії з електроніки в Національному університеті Янміна Дзяотона (NYCU) у 2001 році. Наразі доктор Лі професор електротехніки та комп'ютерної інженерії в NYCU. З 2011 року він запрошений професор Стенфордського університету, Гренобльського політехнічного інституту та Тохокуського університету. Він опублікував понад 350 технічних статтей у журналах, на конференціях та як розділи книг. Доктор Лі активний член IEEE, працював у технічних комітетах і був головою багатьох міжнародних професійних конференцій, зокрема IEDM, SISPAD, IWCN та IEEE NANO. У 2002 році він отримав стипендію на проведення наукових досліджень від Фонду Пан Вень-Юань та нагороду «Видатний молодий інженер-електрик» від Китайського інституту електротехніки у 2006 році.
Квок К. Нґ, здобув ступінь доктора філософії в Колумбійському університеті в 1979 році та ступінь бакалавра в Ратгерському університеті в 1975 році, обидва за спеціальністю «електротехніка». Він приєднався до «Телефонних лабораторій Бела» в 1980 році і продовжив роботу в її дочірніх компаніях «Лусент текнолоджіз» та «Аджіра систем». З 2007 по 2019 рік працював у СРК (SRC — Semiconductor Research Corp.). Доктор Нґ довічний член IEEE. Він обіймав посади редактора «IEEE Electron Device Letters», зв’язківця з IEEE Press, голови секції ITRS PIDS (International technology roadmap - Process sntegration, devices, and structures), а тепер працює в Індустріальній консультативній раді факультету електротехніки та комп’ютерної інженерії Університету Вейна та як ад'юнкт-професор у Національному університеті Янміна Дзяотона. Крім багатьох інших публікацій, він автор книжки «Повний посібник з напівпровідникових пристроїв» (Wiley/IEEE Press).

[Andriy]

Влластивості
активний членом

ємність на місткість не міняємо, бо в термінології «поїзд вже пішов»?

[Кувалда]

та не пішов, але таке тре вже в самих перекладах запроваджувати, де буде зрозуміло з тексту, про що йдеться. Тут же з назв пунктів читач може й не второпати. Досить того, що я затвор засувкою замінив (частково), хоч стосовно засувки в мене є застереження. Але затвор точно не годиться