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部分介绍了量子力学的基本概念。如果想了解更多量子力学的内容，可以在第1部分的补充内容A中找到更详细的论述。

对于特定的一类器件来说（如二极管、场效应晶体管、双极型晶体管和光探测器），大尺寸器件和小尺寸器件的基本工作原理是相同的，但是不同参数对器件工作的相对重要性取决于器件的尺寸。本书首先介绍大尺寸器件的一般工作原理。对于每一种器件，我们先介绍原型器件（例如突变结、长沟道场效应晶体管），通过对原型器件的分析，掌握基本的器件物理知识；之后会介绍考虑二级效应的更加切合实际的模型。这些二级效应对于现代小尺寸器件的电学特性有十分显著的影响。教师可以根据要求或时间情况决定讲授的深度。

本书还讨论了通常在本科生教材中不涉及的问题：

■进行态密度和电导率计算时，电子和空穴有效质量的差异。

■电子和空穴作为多子和少子时的迁移率以及扩散系数的差异。

■双极型晶体管基区的掺杂梯度（和/或异质结双极型晶体管的组分）对电流增益和开关速度的影响。

■简并半导体禁带变窄效应。虽然禁带变窄效应对于二极管和场效应晶体管的影响很小，但是该效应对双极型晶体管发射极的影响可以导致电流增益降低大约一个数量级。

■亚微米沟道长度的现代场效应晶体管沿沟道方向的电场导致的速度饱和效应。与忽略该效应的计算结果相比，该效应使得电流降低约一个数量级。