半导体构成了大多数现代电子系统（如计算机、通信网络、控制系统等）的基础。虽然在电子学领域也涉及其他材料的应用（例如，硬盘驱动器的磁性材料），本书还是主要介绍基于半导体的电子器件。 要了解半导体器件的工作原理和设计，首先要了解所用的材料。在本书第1部分，我们首先从原子中的电子出发，研究材料中电子的行为，然后研究半导体晶体中电子的行为。 我们将看到，经典力学不能给固体中电子的运动提供一个完整的图像。原则上，应该用量子力学代替经典力学来预测电子的行为，然而，量子力学的运用比我们熟悉的经典力学或牛顿力学要复杂得多。因此，本书将介绍准经典力学，对我们所熟悉的经典力学的方程进行修正，用来描述量子力学的效应。 在第1章中介绍对于理解半导体器件工作原理很重要的一些基本的量子力学概念（更完整的讨论放在第4章后面的补充内容1A中）。第2章介绍准经典力学，可以通过简单、直观的准经典方程预测复杂力场下电子的运动。 利用准经典力学，我们还可以画出能带图，并利用能带图分析电子的运动。能带图是理解和预测半导体中电子和空穴运动乃至电流必不可少的工具。 在第3章中我们将学习以下内容： 半导体材料的电导率是由可以携带电流的荷电载流子数目决定的。半导体材料中携带电荷的载流子有电子和空穴两种。载流子的数目是由半导体材料中人为加入的杂质成分的浓度决定的。载流子浓度还和温度有关。如果有光照在样品上，载流子的浓度也会发生变化。 半导体中的电流由两部分组成： 漂移电流和扩散电流。漂移电流是由电场引起的，而扩散电流是由载流子浓度随位置变化导致的。 第4章介绍非均匀半导体材料。非均匀半导体材料中，掺杂浓度或材料本身的成分是可以变化的。这些变化可以形成内建电场，提高器件的性能。大多数的现代半导体器件中都包含这样的非均匀材料构成的区域。 第1部分的补充内容介绍了与半导体材料相关的附加内容，其中包括关于量子力学的更详细的讨论、束缚态的电子的统计和声子等。 我们从原子中的电子开始第1部分内容的学习。

这是一本关于半导体器件工作原理的教科书，不仅适合电子工程系、计算机系、物理系和材料系的本科生和低年级研究生使用，也可以作为从事现代半导体器件方面工作的科研和工程技术人员的参考书。 学习本课程需要具备基本电子电路的知识以及物理和化学的基础，通常大学一、二年级的学生都已经学过这些知识。 本书的内容可以作为半导体器件两个学期的课程。如果去掉其中比较前沿的内容，并把部分章节作为“只读”教程，也可以用作一学期的课程。在内容组织上，有一些详细的推导，跳过这些内容不会影响学生对其余部分的理解。这部分内容用星号（*）标注。 本书分为5个部分： 1. 半导体材料 2. 二极管 3. 场效应晶体管 4. 双极型晶体管 5. 光电器件 前4个部分后面都有补充内容，这些内容并不是理解半导体器件的基本工作原理所必需的，教师可以自己决定如何教授这些相关知识。比如，书中简单介绍了对于二极管、场效应晶体管和双极型晶体管，如何使用SPICE模型进行器件和电路分析。在电路课程中一般都会讲到SPICE，而了解表征器件的不同参数的来源是十分有用的。考虑到有的学校在电路分析课上可能没有教授过SPICE方面的内容，或者相对半导体器件课程的先后顺序不同，因此，我们把这部分内容放到补充内容部分以供参考。 第1部分“材料”包括4章和两部分补充内容。前两章包含大量的关于先修课程的回顾和总结。之所以包含这些内容，是因为在后面分析器件工作原理时会经常用到。根据先修课程的具体内容，很多章节可以作为课外阅读的材料。 在这样一门课中，把量子力学的内容讲解到什么程度，有很大的选择余地。因此，本书在第1部分介绍了量子...