陈译，工学博士，担任厦门理工学院硕士研究生导师，研究领域包括超结MOSFET、分裂栅型场效应管SGT-MOSFTE、IGBT、第三代功率半导体SiC和GaN、智能功率模块，以及半导体工艺流程的设计与开发。曾任职于日本三垦电气株式会社，从事功率器件芯片、大功率模块的研发，具有丰富的半导体设计和开发经验。曾入选厦门市高层次留学人才、高层次人才“双百计划”领军型创业人才、福建省“百人计划”创业人才。主持并参与多项国家级和省部级项目，授权发明专利70余项。著有《芯片制造——半导体工艺与设备》等图书。
吕兰兰，理学博士，担任厦门理工学院硕士研究生导师，长期从事人机交互、数字媒体技术、器件芯片结构与工艺，以及人工智能嵌入式领域的研究。近年来，专注于数字电路设计、半导体制造工艺等方面的研究，参与《芯片制造——半导体真空技术与设备》等著作的 编写。主持并参与多项国家级和省部级项目，发表SCI/EI检索的论文10余篇。主要讲授《人工智能导论》《数字电路基础》《人机交互原理》等大学本科课程。

本书内容从半导体相关基础知识入手，首先介绍半导体的物理特性，以及与其相关的晶体、原子、能带理论、空穴、掺杂等基本概念；再从晶体管入手，讲述晶体管的结构、工作原理、制备工艺，以及集成电路的相关知识；最后，落地到应用，介绍了半导体器件的使用和具体的应用电路，以及半导体器件参数和等效电路。由于半导体技术涉及材料、微电子、电子、物理、化学等专业，属于交叉学科，还涉及许多全新的领域，相关教材及参考书籍较少，适合初学者入门的书籍更少。为此，本书在编写过程中，通过提供详细的图表和丰富的实例来提高可读性与易懂性，为读者进入半导体这一领域提供了一本入门指南。
本书涵盖大量具有代表性的与半导体相关的内容，主要强调对基础器件结构及内部工作机制的基本认识。本书内容深入浅出、图文并茂，适合半导体领域的工程技术人员、大专院校的学生作为专业技术的学习资料，也可以作为广大科技爱好者了解半导体技术的初级读物。读者通过对本书内容的阅读，也将为后续的深入学习，如集成电路制造、集成电路设计、集成电路测试等打下理论基础。

目　录
前言
第1章　什么是半导体1
1.1　人类生活和物质2
1.2　从电学的角度来对物质进行分类3
1.3　半导体的定义 3
1.4　半导体为什么重要5
第2章　晶体的故事7
2.1　晶体是什么8
2.2　为什么使用晶体更好9
2.3　如何区分晶体12
2.4　制造人工晶体13
第3章　原子的故事17
3.1　电子高速公路18
3.2　量子力学的奥秘20
3.3　原子和繁星20
3.4　原子的结合之手21
3.5　当有很多原子存在的时候23
第4章　能带理论25
4.1　原子的结合26
4.2　能带的组成28
4.3　各能带的作用31
4.4　热能驱动电子31
4.5　根据禁带宽度对物质进行分类32
第5章　空穴的故事35
5.1　空穴的定义36
5.2　空穴的移动方式38
5.3　能带中的空穴39
5.4　有杂质会怎么样40
第6章　掺杂的作用42
6.1　杂质太少了43
6.2　5价的杂质原子43
6.3　掺杂后能带图的变化46
6.4　3价的杂质原子47
6.5　杂质的掺杂方法49
6.6　杂质半导体的电阻值49
第7章　半导体中的载流子动态52
7.1　杂质半导体53
7.2　电子和空穴哪个移动得更快55
7.3　电子和人类谁跑得更快56
7.4　空穴在n型半导体中的移动方式58
7.5　空穴的寿命60
第8章　费米能级的故事61
8.1　物体所持的电压62
8.2　费米能级63
8.3　电子的费米能级64
第9章　pn结及其作用66
9.1　什么是pn结67
9.2　如果把p型和n型半导体“粘”在一起会发生什么67
9.3　为什么会产生电压70
9.4　真正的pn结72
9.5　半导体中的费米能级73
9.6　当p型和n型半导体结合变成pn结时75
9.7　pn结和能带图78
9.8　整流作用78
9.9　击穿现象与齐纳二极管80
9.10 　隧道二极管82
9.11 　pn结与光83
9.12 　太阳能电池和光电二极管84
9.13 　发光二极管85
9.14 　变容二极管85
9.15 　注入效应和抽取作用86
9.16 　热敏电阻和压敏电阻87
9.17 　压电效应和感压二极管88
9.18 　肖特基势垒二极管88
第10章　晶体管的结构90
10.1　通过两个pn结形成晶体管91
10.2　不能用导线直接连接制造晶体管吗93
10.3　晶体管的发明94
10.4　晶体管发射极的作用94
10.5　晶体管集电极的作用96
10.6　晶体管基极的作用 97
第11章　晶体管的工作原理99
11.1　从发射极注入空穴100
11.2　基极中注入空穴的运动方式102
11.3　载流子的扩散距离104
11.4　救出空穴105
11.5　集电极就像“水槽”107
11.6　基极中电流的流动方式107
11.7　晶体管整体的电流流动方式109
11.8　场效应晶体管111
11.9　晶闸管112
第12章　晶体管放大的原理114
12.1　什么是放大115
12.2　变压器能进行放大吗116
12.3　硅晶体管中的电流放大和电压放大117
12.4　发射极接地的情况118
12.5　基极接地的情况121
12.6　关键的内部电阻122
12.7　集电极接地的情况123
12.8　晶体管配置的相位关系124
第13章　晶体管的制备工艺126
13.1　生长结型晶体管127
13.2　合金晶体管127
13.3　漂移晶体管131
13.4　台面晶体管131
13.5　平面晶体管133
第14章　集成电路136
14.1　转变思维137
14.2　集成电路的大小137
14.3　集成电路为何能实现很好的价格138
14.4　高可靠性的集成电路140
14.5　集成电路的内部构造140
14.6　集成电路的制造143
14.7　集成电路的未来145
14.8　技术演进：突破物理法则的四大路径146
14.9　应用场景：从“计算工具”到“文明器官”147
14.10　挑战与未来：向“后硅时代”迁徙147
第15章　半导体器件的使用149
15.1　半导体是“优等生”150
15.2　热与半导体150
15.3　电与半导体152
15.4　水与半导体153
15.5　光与半导体155
第16章　晶体管的电气特性156
16.1　扎实掌握基础知识157
16.2　二极管的电气特性157
16.3　测量二极管的电气特性159
16.4　电阻的本质160
16.5　二极管的电阻特性162
16.6　晶体管的电气特性163
16.7　集电极的输出特性165
16.8　基极电流为参数167
第17章　半导体器件的应用电路171
17.1　增幅电路的基础172
17.2　偏置电路的基础178
17.3　偏置电路的设计193
第18章　半导体器件参数和等效电路203
18.1　晶体管的“身份证明”204
18.2　参数的必要性204
18.3　能动回路网207
18.4　回路电阻212