半導体デバイス入門

内容紹介

半導体デバイスとは一体何か．またどんな原理で作動するのか．基礎からわかりやすく解き明かされた大学学部向け教科書．とくに図面は大きく表示され，理解しやすいように工夫してある．情報処理分野以外にも活用が期待されているパワー半導体デバイスの章も設けた．

主要目次

1. デバスの概念

   デバイスとは何か／真空電子デバイス／3端子デバイスによる信号増幅／なぜ半導体デバイスか

2. 結晶中の電子の振る舞い

   波の性質を持つ電子／バンドを作る電子／金属の中の電子の振る舞い／ボンドを作る電子

3. 半導体中の電子とホール

   フェルミ・ディラック分布関数／N型とP型の半導体／半導体中のキャリア濃度

4. 半導体中の電気伝導

   電流連続の式／半導体中を流れる電流／アインシュタインの関係式／Shockley-Read-Hallの理論

5. PN接合

   P型半導体とN型半導体を接合する／階段型PN接合／線形傾斜型接合／空乏層中におけるキャリア濃度／理想ダイオードの電流電圧特性／実際のダイオードの電流電圧特性／薄いベース層を持つPN接合ダイオード／ダイオードのパルス応答

6. 金属と半導体の接合

   理想的な界面を持つ金属と半導体の接合／ショットキー障壁の高さ／ショットキーダイオードの電流電圧特性／金属と半導体のオーミックコンタクト

7. バイポーラトランジスタ

   増幅機能を持つデバイス ―2端子デバイスから3端子デバイスへ―／電流制御デバイスとしてのバイポーラトランジスタ／電流電圧特性／実際のバイポーラトランジスタ構造と特性の変化／高周波に対する応答

8. MOSトランジスタ

   MOSトランジスタの動作原理／MOS構造の解析／MOSトランジスタの電流電圧特性／簡略化した電流電圧特性／基板バイアス効果／サブスレッショールド特性／MOSキャパシタのC-V特性／MOSトランジスタ各部の容量／MOSトランジスタの微細化

9. パワー半導体デバイスの考え方

   パワーデバイスに求められる機能／PNPN構造／IGBT（insulated gate bipolar transistor）

付録

1. 空間電荷制限電流
2. ベース不純物に濃度分布がある場合のガンメル数
3. 拡散方程式を解いてバイポーラトランジスタの特性を求める
4. MOS製造プロセスの概要
5. 参考データ