Vật lí điện tử và bán dẫn - Chương mở đầu

Mục đích của sách là cung cấp cho người đọc kiến thức cơ bản về đặc tính, hoạtđộng và giới hạn của thiết bị bán dẫn. Để thu được những kiến thức này, về cơ bảnngười học phải có hiểu biết thấu đáo về các quá trình vật lí xảy ra trong vật liệubán dẫn. Mục tiêu của sách hợp nhất cơ học lượng tử, lí thuyết lượng tử của vậtrắn, vật lí vật liệu bán dẫn, và vật lí thiết bị bán dẫn lại với nhau. Tất cả những nộidung này là cần thiết để hiểu về hoạt động...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật lí điện tử và bán dẫn - Chương mở đầuLỜ I M Ở Đ Ầ UTRIẾT LÍ VÀ M ỤC TIÊUMục đích c ủa sách là cung c ấp cho ngư ời đọc kiến thức cơ bản về đặc tính, hoạtđộng và gi ới hạn của thiết bị bán dẫn. Để thu được những kiến thức này, v ề cơ bảnngười học phải có hiểu biết thấu đáo v ề các quá trình v ật lí xảy ra trong v ật liệubán dẫn. Mục tiêu của sách h ợp nhất cơ học lượng tử, lí thuyết lượng tử của vậtrắn, vật lí vật liệu bán dẫn, và vật lí thiết bị bán dẫn lại với nhau. Tất cả những nộidung này là c ần thiết để hiểu về hoạt động của các thi ết bị bán dẫn trong hi ện tại vànhững sự phát triển trong tương lai c ủa chúng. Lượng kiến thức vật lí được đưa vào trong tài li ệu này nhi ều hơn nh ữngcuốn sách gi ới thiệu về thiết bị bán dẫn khác. M ặc dù tầm bao quát c ủa sách hơirộng nhưng tác gi ả nhận thấy rằng một khi ngư ời đọc đã nắm vững kiến thức nềntảng và nh ững kiến thức về vật liệu thấu đáo thì vật lí thiết bị bán dẫn sẽ được hiểumột cách nhanh chóng và d ễ dàng. Sự nhấn mạnh những kiến thức vật lí cơ b ản sẽcó lợi trong vi ệc hiểu và thiết kế những thiết bị bán dẫn mới. Bởi vì mục đích c ủa tài liệu này là gi ới thiệu lí thuyết về thiết bị bán dẫn,nên có rất nhiều lí thuyết nâng cao đ ã bị bỏ qua. Thêm vào đó, nh ững quá trình ch ếtạo không đư ợc mô tả chi tiết. Có vài th ảo luận chung v ề kĩ thuật chế tạo chẳng hạnnhư khu ếch tán và c ấy Ion, nhưng ở đây cần nhớ rằng những kết quả của quá trìnhchế tạo này có tác đ ộng trực tiếp đến đặc tính của thiết bị.ĐIỀU KIỆN TIÊN QUY ẾT TRƯỚC KHI Đ ỌC SÁCHSách này dành cho sinh viên năm III và năm IV. Đi ều kiện tiên quyết để hiểu tàiliệu này là ki ến thức toán học cao cấp, đặc biệt là phương tr ình vi phân (ch ỉ yêucầu đã học sơ qua đ ể biết tra cứu dạng nghiệm của mỗi loại phương tr ình); vật líđại cương, đ ặc biệt là tĩnh điện học; và các môn v ật lí hiện đại, đặc biệt là cơ họclượng tử (Chỉ yêu cầu người học biết sơ lược về cơ học lượng tử vì trong tài li ệucũng nhắc lại những kiến thức cơ học lượng tử cần thiết). Nếu người đọc đã họcqua khóa h ọc nhập môn về mạch điện tử thì sẽ rất hữu dụng nhưng nó c ũng khôngcần thiết ở đây.CÁCH SẮP XẾP TRONG SÁCHSách bắt đầu từ giới thiệu kiến thức vật lí đến quá trình v ật lí trong v ật liệu bán dẫnvà sau đó đ ề cập đến vật lí thiết bị bán dẫn. Chương I gi ới thiệu cấu trúc tinh th ểcủa chất rắn, hướng đến vật liệu bán dẫn đơn tinh th ể lí tưởng. Chương 2 và 3 gi ớithiệu cơ học lượng tử và lí thuyết lượng tử của chất rắn, chúng là nh ững kiến thứcvật lí cơ bản. Chương 4 đ ến chương 6 đ ề cập đến quá trình v ật lí trong v ật liệu bán d ẫn.Chương 4 gi ới thiệu quá trình v ật lí trong bán d ẫn ở trạng thái cân b ằng; chương 5nói về hiện tượng vận chuyển hạt tải điện trong bán d ẫn. Sau đó, đặc tính của hạttải điện ngoại lai không cân b ằng được xây dựng trong chương 6. Ki ến thức vềhành vi của hạt tải điện ngoại lai trong bán d ẫn là cần thiết để hiểu về các quá trìnhvật lí trong thi ết bị bán dẫn. Vật lí thiết bị bán dẫn cơ bản được xây dựng từ chương 7 đ ến chương 13.Chương 7 đ ề cập đến các quá trình điện trong ti ếp xúc p -n cơ bản. Tiếp xúc kimloại-bán dẫn, cả chỉnh lưu và không ch ỉnh lưu, và ti ếp xúc dị thể bán dẫn cũngđược khảo sát trong chương 9, trong khi đó chương 10 nói v ề transistor lư ỡng cực.Transistor hi ệu ứng trường kim lo ại-oxit-bán dẫn được giới thiệu trong chương 11và 12, và chương 13 đ ề cập đến JFET. Khi đã học qua chương ti ếp xúc p-n, ngườiđọc có thể học bất cứ chương nào trong các chương nói v ề các loại transistor vì cácchương này đư ợc xây dựng độc lập với nhau. Chương 14 kh ảo sát thiết bị quanghọc và cuối cùng chương 15 đ ề cập đến thiết bị bán dẫn dùng trong các m ạch côngsuất.Chú ý: Nh ững phần được đánh d ấu * có ngh ĩa là bạn có thể bỏ qua chúng màvẫn có thể hiểu những phần sau.Mục lụcLời mở đầuChương 0: Bán d ẫn và mạch tích hợp (IC)Chương 1: C ấu trúc tinh th ể của chất rắnChương 2: Gi ới thiệu c ơ học lượng tửChương 3: Gi ới thiệu lí thuyết l ượng tử của chất rắnChương 4: Bán d ẫn ở trạng thái cân bằngChương 5: Hi ện tượng vận chuyển hạt tải điệnChương 6: H ạt tải điện ngoại lai không cân bằng trong bán dẫnChương 7: Ti ếp xúc p -nChương 8: Diode ti ếp xúc p -nChương 9: Kim lo ại-Bán dẫn và chuyển tiếp dị thể bán dẫnChương 10: Transistor lư ỡng cựcChương 11: Cơ b ản về transistor hiệu ứng tr ường Bán dẫn -Oxit-Kim loạiChương 12: Transistor hi ệu ứng trường Bán dẫ n-Oxit-Kim loại: Những kháiniệm bổ sungChương 13: Transistor hi ệu ứng trườngChương 14: Thi ết bị quangChương 15: Thi ết bị bán dẫn công suấtPhục lục A Bảng kí tự quy ướcPhục lục B Hệ đ ơn vị, bảng chuyển đổi v à những hằng số thông dụngPhụ lục C Bảng tuần ho ànPhụ lục D Hàm sai sốPhụ lục E Cách rút ra ph ương trình sóng SchrodingerPhụ lục F Đơn vị năng lượng -Electron vônPhụ lục G Đáp số một số b ài tập PHẦN MỞ ĐẦU ...