圖解入門 — 半導體元器件精講

執行直之，國際電子技術與信息科學工程師學會會士（IEEE Fellow）。 畢業於日本東北大學的工學研究科情報工學專業，並取得了博士學位（工學）。 1980年進入東芝株式會社，2019年進入鎧俠控股株式會社。 專業領域為半導體器件的模擬以及器件設計。 主要貢獻為： 研發了三維器件模擬工具，闡釋並解決了器件微縮過程中的問題。 構造了少數載流子遷移率等物理模型，使得器件模擬工具進一步實用化，對超大規模集成電路的實現做出了貢獻。 解決了一些靜電放電（ESD）軟件錯誤等相關的問題，對閃存的器件設計做出了貢獻。此外還進行過功率半導體IGBT相關的研究。 合著了《MOS集成電路的基礎》（近代科學社出版）、《最新半導體製程·器件·模擬技術》（REALIZE出版社出版）等書籍。 自2001年，為神奈川大學工學部兼課講師一職。 自2004年開始的兩年間，曾任東京工業大學大學院兼課講師一職。 曾任日本東北大學大學院客座教授一職。 自2017年開始的兩年間，曾任東京工業大學研究員一職。

前言
第1章 半導體以及MOS晶體管的簡單說明/
1.1半導體的歷史/
1.2半導體的概述/
1.3MOS晶體管的概述/
習題/
習題解答/
第2章 半導體的基礎物理/
2.1能帶/
2.1.1電子是粒子還是波/
2.1.2非連續的能級/
2.1.3能帶（連續能級）/
2.2費米統計與半導體/
2.2.1費米-狄拉克分佈函數/
2.2.2絕緣體、半導體、金屬的區別/
2.2.3本徵半導體/
2.2.4N型以及P型半導體/
2.3電中性條件以及質量作用定律/
2.3.1電中性條件/
2.3.2質量作用定律/
2.3.3電子與空穴的密度/
2.4擴散與漂移/
2.4.1擴散電流/
2.4.2漂移電流/
2.4.3電子與空穴的電流密度/
2.5靜電場的基本公式/
2.5.1靜電場的基本公式/
2.5.2電荷密度、電場、電動勢的圖解/
習題/
習題解答/
第3章 PN結二極管/
3.1PN結二極管的結構以及整流作用/
3.1.1PN結二極管的構造/
3.1.2整流作用/
3.2能帶圖（接地時）/
3.2.1接合之前的能帶圖/
3.2.2接合之後的能帶圖/
3.2.3能帶圖與電荷密度、電場及電動勢/
3.3能帶圖（施加偏置時）/
3.3.1反向偏置時的能帶圖/
3.3.2正向偏置時的能帶圖/
3.4電流電壓特性/
3.4.1擴散長度/
3.4.2空間電荷區中的PN積/
3.4.3正向偏置下的電流電壓特性/
3.4.4反向偏置下的電流電壓特性/
習題/
習題解答/
第4章 雙極性晶體管/
4.1雙極性晶體管的能帶圖/
4.1.1雙極性晶體管的結構/
4.1.2能帶圖/
4.2電流放大倍數與截止頻率/
4.2.1電流放大倍數/
4.2.2電流放大倍數的導出/
4.2.3截止頻率/
習題/
習題解答/
第5章 MOS電容器/
5.1MOS電容器的CV特性/
5.1.1電容的說明/
5.1.2MOS電容器的電容/
5.2MOS結構的能帶圖/
5.2.1能帶圖（接地）/
5.2.2能帶圖（施加柵極電壓的情況）/
5.3CV特性的頻率依賴性/
5.3.1低頻下的CV特性/
5.3.2高頻下的CV特性/
習題/
習題解答/
第6章 MOS晶體管/
6.1MOS晶體管的工作原理/
6.1.1MOS晶體管構造/
6.1.2電動勢分佈與電子流動/
6.2電流電壓特性/
6.2.1線性區以及飽和區/
6.2.2電流電壓特性的簡單公式/
6.2.3考慮漏極電壓VD情況下的漏極電流ID的式子/
6.2.4漏極電流ID飽和的理由/
6.2.5亞閾值區/
6.3NMOS與PMOS/
6.4反相器/
6.4.1電阻負載型反相器/
6.4.2CMOS反相器/
習題/
習題解答/
第7章 超大規模集成電路器件/
7.1器件微縮的方向：縮放比例定律/
7.1.1器件微縮化的好處/
7.1.2縮放比例定律/
7.2器件微縮的難點/
7.2.1短溝道效應/
7.2.2CMOS器件的閂鎖效應/
7.3互連線微縮造成的信號延遲/
7.3.1定性的說明/
7.3.2延遲時間的估算/
7.4閃存/
7.4.1存儲器LSI的分類/
7.4.2閃存：數據寫入以及擦除/
附錄/
【附錄1】常量表/
【附錄2】室溫下（300K）的Si基本常量/
【附錄3】從基本專利到實用化花了32年的MOS晶體管/
【附錄4】麥克斯韋-玻爾茲曼分佈函數/
【附錄5】關於電子密度n以及空穴密度p的公式/
【附錄6】質量作用定律/
【附錄7】PN結的耗盡層寬度/
【附錄8】載流子的產生與復合/
【附錄9】小信號下的共發射極電路的電流放大倍數/
【附錄10】帶隙變窄以及少數載流子遷移率/
【附錄11】閾值電壓Vth/
【附錄12】關於漏極電流ID飽和的解釋/