Physik der Halbleiterbauelemente (eBook)

Simon M. Sze, Yiming Li, Kwok K. Ng (Autoren)

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2021 | 1. Auflage
XXII, 890 Seiten
Wiley-VCH GmbH (Verlag)
978-3-527-82828-9 (ISBN)

Infos

Das meistzitierte und einflussreichste Werk zur Physik der Halbleiterbauelemente - erstmals auf Deutsch!

Halbleiterbauelemente sind die Basis integrierter Schaltkreise und damit unentbehrlich für die gesamte Elektronik- und Computerindustrie. Immer höhere Anforderungen an deren Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit erfordern kontinuierliche Forschung und Verbesserung der bestehenden sowie Entwicklung neuer Bauelemente, sowohl von grundlegender als auch von angewandter Seite.

Dieses einzigartige Buch, geschrieben von Pionieren auf dem Gebiet, behandelt sämtliche Aspekte der Physik der Halbleiterbauelemente, die zu deren Verständnis, Betrieb, Weiter- und Neuentwicklung notwendig sind. Nach einem Überblick über die festkörperphysikalischen Grundlagen von Halbleitern widmen sich die Autoren den einfachen Bauelementen auf Basis von p-n-Übergängen, Metall-Halbleiter- und Metall-Isolator-Halbleiter-Kontakten. Im folgenden Teil stehen Transistoren in ihren verschiedenen Ausprägungen (bipolar, MOSFET, JFET, MESFET, MODFET) im Mittelpunkt, gefolgt von Bauelementen mit negativem differentiellem Widerstand wie Tunnel- und IMPATT-Dioden sowie Leistungsbauelementen wie Thyristoren. Der letzte Teil befasst sich mit photonischen Bauelementen wie LEDs, Lasern, Photodetektoren und Solarzellen sowie mit halbleiterbasierten Sensoren.

* Der Goldstandard: der "Sze" ist ein Muss für alle, die sich in Forschung, Entwicklung und Lehre mit Halbleiterbauelementen beschäftigen

* Unerreichte Detailfülle: enthält ausführliche Informationen zur Physik und zum Betrieb aller praktisch relevanten Halbleiterbauelemente, mit 1000 Literaturangaben, 650 technischen Illustrationen und 25 Tabellen mit Material- und Bauelementparametern

* Fördert das nachhaltige Verständnis: enthält zahlreiche Beispiele und Aufgaben, die beim Durchdringen der Physik und der praktischen Auslegung helfen

Autor

Simon M. Sze ist Lehrstuhlinhaber an der National Chiao Tung University, Taiwan. Er hat bahnbrechende Beiträge zur Entwicklung von Halbleiterbauelementen geleistet, besonders hervorzuheben ist seine Ko-Erfindung nichtflüchtiger Halbleiterspeicher wie Flash-Speicher und EEPROMs. Sein Buch "Physik der Halbleiterbauelemente" (im Original: "Physics of Semiconductor Devices") ist eines der einflussreichsten und meistzitierten Werke in den Ingenieurwissenschaften. Yiming Li ist Professor an der National Chiao Tung University, Taiwan. In der Abteilung für Elektro- und Computertechnik forscht er zu computerorientierter Elektronik, Bauteilphysik, Halbleiternanostrukturen sowie der Modellierung und Simulation von Schaltkreisen. Kwok K. Ng ist Senior Director bei der Semiconductor Research Corporation im Research Triangle Park, North Carolina, USA. Zuvor hat er langjährig in Führungspositionen bei Agere Systems, Lucent Technologies, MVC und den Bell-Laboratorien von AT&T gearbeitet.

Inhalt

TEIL I HALBLEITERPHYSIK

1 PHYSIK UND EIGENSCHAFTEN VON HALBLEITERN - EIN ÜBERBLICK
1.1 Einführung
1.2 Kristallstruktur
1.3 Energiebänder und Energielücke
1.4 Trägerkonzentration im Wärmeausgleich
1.5 Phänomene des Ladungsträgertransports
1.6 Phononische, optische und thermische Eigenschaften
1.7 Heteroübergänge und Nanostrukturen
1.8 Grundgleichungen und Beispiele

TEIL II BAUELEMENTE

2 P-N-ÜBERGÄNGE
2.1 Einführung
2.2 Erschöpfungsbereich
2.3 Strom-Spannungs-Kennlinien
2.4 Ausfall der Verbindungsstelle
2.5 Transientes Verhalten und Rauschen
2.6 Klemmenfunktionen
2.7 Heteroübergänge

3 METALL-HALBLEITER-KONTAKTE
3.1 Einführung
3.2 Bildung der Barriere
3.3 Aktuelle Transportprozesse
3.4 Messung der Barrierenhöhe
3.5 Vorrichtungsstrukturen
3.6 Ohmscher Kontakt

4 METALL-ISOLATOR-HALBLEITER-KONDENSATOREN
4.1 Einführung
4.2 Idealer MIS-Kondensator
4.3 Silizium-MOS-Kondensator

TEIL III TRANSISTOREN

5 BIPOLARE TRANSISTOREN
5.1 Einführung
5.2 Statische Eigenschaften
5.3 Mikrowellencharakteristik
5.4 Verwandte Vorrichtungsstrukturen
5.5 Heteroübergangs-Bipolartransistor

6 MOSFETs
6.1 Einführung
6.2 Grundlegende Geräteeigenschaften
6.3 Ungleichförmiges Dotierungs- und Buried-Channel-Bauelement
6.4 Geräteskalierung und Kurzkanal-Effekte
6.5 MOSFET-Strukturen
6.6 Schaltungsanwendungen
6.7 Nichtflüchtige Speichergeräte
6.8 Einzelelektronen-Transistor

7 JFETs, MESFETs UND MODFETs
7.1 Einführung
7.2 JFET und MESFET
7.3 MODFET

TEIL IV BAUELEMENTE MIT NEGATIVEM DIFFERENTIELLEN WIDERSTAND UND LEISTUNGSBAUELEMENTE

8 TUNNELBAUELEMENTE
8.1 Einführung
8.2 Tunneldiode
8.3 Zugehörige Tunnelbauelemente
8.4 Resonanztunneldiode

9 IMPATT-DIODEN
9.1 Einführung
9.2 Statische Eigenschaften
9.3 Dynamische Eigenschaften
9.4 Leistung und Effizienz
9.5 Rauschverhalten
9.6 Gerätedesign und -leistung
9.7 BARITT-Diode
9.8 TUNNETT-Diode

10 ELEKTRONEN-ÜBERTRAGUNGS - UND DIREKTRAUM-ÜBERTRAGUNGS-BAUELEMENTE
10.1 Einführung
10.2 Elektronen-Übertragung-Bauelemente
10.3 Direktraum-Übertragungs-Bauelemente

11 THYRISTOREN UND LEISTUNGSBAUELEMENTE
11.1 Einführung
11.2 Thyristorkennlinien
11.3 Thyristorvarianten
11.4 Andere Stromversorgungsgeräte

TEIL V PHOTONISCHE BAUELEMENTE UND SENSOREN

12 LEDs UND LASER
12.1 Einführung
12.2 Strahlungsübergänge
12.3 Leuchtdiode (LED)
12.4 Laserphysik
12.5 Betriebsmerkmale des Lasers
12.6 Speziallaser

13 PHOTODETEKTOREN UND SOLARZELLEN
13.1 Einführung
13.2 Fotoleiter
13.3 Fotodioden
13.4 Lawinenphotodiode
13.5 Fototransistor
13.6 Ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD)
13.7 Metall-Halbleiter-Metall-Photodetektor
13.8 Quantenwellen-Infrarot-Photodetektor
13.9 Solarzelle

14 SENSOREN
14.1 Einführung
14.2 Thermosensoren
14.3 Mechanische Sensoren
14.4 Magnetische Sensoren
14.5 Chemische Sensoren

ANHÄNGE
A. Liste der Symbole
B. Internationales Einheitensystem
C. Einheiten-Präfixe
D. Griechisches Alphabet
E. Physikalische Konstanten
F. Eigenschaften wichtiger Halbleiter
G. Eigenschaften von Si und GaAs
H. Eigenschaften von SiO und Si3N

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 26.10.2021
• Übersetzer: Jürgen Smoliner
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie ► Atom- / Kern- / Molekularphysik
• Schlagworte: Elektrotechnik u. Elektronik • Halbleiterbauelement • Halbleiterphysik • Komponenten u. Bauelemente • Materialwissenschaften • Physik • Werkstoffprüfung
• ISBN-10: 3-527-82828-1 / 3527828281
• ISBN-13: 978-3-527-82828-9 / 9783527828289