Physik der Halbleiterbauelemente

Physik der Halbleiterbauelemente Das Standardwerk zur Physik der Halbleiterbauelemente – erstmals auf Deutsch! 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. Wie das englische Original ist die deutsche Ausgabe ein äußerst nützliches Nachschlagewerk in der industrieorientierten Halbleiterforschung und eignet sich ebenfalls ausgezeichnet als Einstiegsliteratur für Studierende sowie als Unterrichtsmaterial für Vortragende. Bei der deutschen Ausgabe wurde besonderer Wert auf eine gute Lesbarkeit gelegt und daher die Übersetzung, teilweise unter Rückgriff auf die von den Autoren zitierten Originalquellen, so gestaltet, dass unnötige Anglizismen vermieden werden. Das englische Fachvokabular ist ergänzend an den entsprechenden Stellen im Text eingearbeitet, um den Leserinnen und Lesern den Gebrauch der englischsprachigen Fachliteratur zu erleichtern. Gelegentliche Anmerkungen im Text und Verweise auf weitere Originalquellen tragen zusätzlich zum besseren Verständnis der Materie bei. Als das Referenzwerk schlechthin ist der „Sze“ ein Muss für alle, die sich in Forschung, Entwicklung und Lehre mit Halbleiterbauelementen beschäftigen. Die Inhalte sind kompakt und präzise beschrieben und eignen sich perfekt für den Einstieg in das jeweilige Gebiet, komplettiert durch vertiefende Übungsbeispiele zu jedem Kapitel. Physik der Halbleiterbauelemente bietet eine unerreichte Detailfülle und ausführliche Informationen über die Physik und den Betrieb aller relevanten Halbleiterbauelemente, mit 1000 Literaturangaben, 650 technischen Illustrationen sowie 25 Tabellen mit Material- und Bauelementparametern. Aus dem Inhalt: Halbleiterphysik-Grundlagen p-n Übergänge Metall-Halbleiter-Kontakte MIS-Kondensatoren Bipolartransistoren MOSFETs Nichtflüchtige Speicher JFETs MESFETs und MODFETs Tunnel-Bauelemente IMPATT-Dioden TE- und RST-Devices Thyristoren und Leistungsbauelemente Photodetektoren und Solarzellen Sensoren

Table of Contents:
Vorwort v Vorwort des Übersetzers vii Biografien xvii Einführung xix Teil I Halbleiterphysik 1 1 Physik und Eigenschaften von Halbleitern – ein Überblick 3 1.1 Einleitung 3 1.2 Kristallstrukturen 3 1.3 Energiebänder und Bandlücken 7 1.4 Ladungsträgerkonzentrationen im thermischen Gleichgewicht 11 1.5 Ladungsträgertransportphänomene 21 1.6 Phononen, optische und thermische Eigenschaften 41 1.7 Heteroübergänge und Nanostrukturen 47 1.8 Halbleitergrundgleichungen und Anwendungsbeispiele 54 Teil II Grundstrukturen der Halbleiter-Bauelemente 71 2 p-n-Übergänge 73 2.1 Einleitung 73 2.2 Raumladungszonen 73 2.3 Strom-Spannungs-Kennlinien 83 2.4 p-n-Übergänge im Durchbruchsbereich 95 2.5 Transientes Verhalten und Rauschen 107 2.6 Der p-n-Übergang als Bauelement 110 2.7 Heteroübergänge 117 3 Metall-Halbleiter-Kontakte 127 3.1 Einleitung 127 3.2 Entstehung der Schottky-Barriere 127 3.3 Transportprozesse 144 3.4 Bestimmung der Barrierenhöhe 162 3.5 Diodenstrukturen 171 3.6 Ohmsche Kontakte 177 4 Metall-Isolator-Halbleiter-Kondensatoren 187 4.1 Einleitung 187 4.2 Idealer MIS-Kondensator 187 4.3 Der Silizium-MOS-Kondensator 200 4.4 Ladungsträgertransport inMOS-Kondensatoren 224 Teil III Transistoren 243 5 Bipolartransistoren 245 5.1 Einleitung 245 5.2 Statische Eigenschaften 246 5.3 Kompaktmodelle von Bipolartransistoren 263 5.4 Mikrowelleneigenschaften 273 5.5 Leistungstransistoren und Logikschaltungen 285 5.6 Heterobipolartransistoren 290 5.7 Selbsterhitzungseffekte 296 6 MOSFETs 305 6.1 Einleitung 305 6.2 Grundlegende Bauteilcharakteristiken 309 6.3 Bauelemente mit inhomogener Dotierung und vergrabenem Kanal 335 6.4 Bauelementeskalierung und Kurzkanaleffekte 346 6.5 MOSFET-Strukturen 363 6.6 Schaltungsanwendungen 375 6.7 NCFET und TFET 380 6.8 Der Einzelelektronentransistor 385 7 Nicht flüchtige Speicher 405 7.1 Einleitung 405 7.2 Das Konzept des Floating-Gate 406 7.3 Speicherstrukturen 411 7.4 Kompaktmodelle von Floating-Gate-Speicherzellen 417 7.5 Mehrstufige Zellen und dreidimensionale Strukturen 420 7.6 Herausforderungen bei der Skalierung 432 7.7 Alternative Speicherstrukturen 437 8 JFETs, MESFETs und MODFETs 455 8.1 Einleitung 455 8.2 JFET und MESFET 456 8.3 MODFET 479 Teil IV Bauelementemit negativemWiderstand und Leistungsbauelemente 505 9 Tunnelbauelemente 507 9.1 Einleitung 507 9.2 Tunneldioden 508 9.3 Verwandte Tunnelbauelemente 522 9.4 Resonante Tunneldioden 540 10 IMPATT-Dioden, TE- und RST-Devices 553 10.1 Einleitung 553 10.2 IMPATT-Dioden 554 10.3 Transferred Electron Devices 582 10.4 Real-Space-Transfer Devices 602 11 Thyristoren und Leistungsbauelemente 615 11.1 Einleitung 615 11.2 Thyristorkennlinien 616 11.3 Thyristorvarianten 636 11.4 Andere Leistungsbauelemente 642 Teil V Photonische Bauelemente und Sensoren 661 12 LEDs und Laser 663 12.1 Einleitung 663 12.2 Strahlende Übergänge 664 12.3 Lichtemittierende Dioden (LEDs) 668 12.4 Laserphysik 682 12.5 Laserbetrieb 691 12.6 Spezielle Laser 708 13 Photodetektoren und Solarzellen 721 13.1 Einleitung 721 13.2 Photoleiter 725 13.3 Photodioden 728 13.4 Lawinenphotodioden 738 13.5 Phototransistoren 748 13.6 Charge-Coupled Devices (CCDs) 751 13.7 Metall-Halbleiter-Metall-Photodetektoren 764 13.8 Quantum-Well-Infrarotphotodetektoren (QWIPs) 767 13.9 Solarzellen 771 14 Sensoren 799 14.1 Einleitung 799 14.2 Thermische Sensoren 801 14.3 Mechanische Sensoren 807 14.4 Magnetische Sensoren 816 14.5 Chemische Sensoren 825 14.6 Biosensoren 830 Anhang A Liste der Symbole 839 Anhang B Internationales Einheitensystem 847 Anhang C Einheitenpräfixe 849 Anhang D Das griechische Alphabet 851 Anhang E Physikalische Konstanten 853 Anhang F Eigenschaften der wichtigsten Halbleiter 855 Anhang G Das Bloch-Theoremund die Energiebänder im reziproken Gitter 857 Anhang H Eigenschaften von Si und GaAs 859 Anhang I Die Boltzmann-Transportgleichung und das hydrodynamische Modell 861 Anhang J Eigenschaften von SiO2 und Si3N4 867 Anhang K Kompaktmodelle von Bipolartransistoren 869 Anhang L Die Entdeckung des Floating-Gate-Speicher-Effekts 877 Stichwortverzeichnis 879

About the Author :
Die Autoren Simon M. Sze ist Lehrstuhlinhaber an der National Chiao Tung University, Taiwan. Er hat bahnbrechende Beiträge zur Entwicklung von Halbleiterbauelementen geleistet und ist Miterfinder der Grundlage aller nichtflüchtigen Halbleiterspeicher wie Flash-Speicher und EEPROMs. 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. Der Übersetzer Jürgen Smoliner ist Professor am Institut für Festkörperelektronik der Technischen Universität Wien. Seine Forschungsaktivitäten liegen auf den Gebieten der Charakterisierung von Halbleiter- Bauelementen mit verschiedenen Raster-Sonden Methoden sowie der Untersuchung des Stromtransports in Nanostrukturen. 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.