目次

1.緒論

  1.1 デバイスとは

  1.2 固体材料の分類と半導体

  談話室 物理学者の電子物性とエンジニアの電子物性

  1.3 半導体の性質

  談話室 2種類のエネルギーバンド図

  談話室 半導体への不純物添加

  1.4 地球上に最も数多く存在する人工物は?

  本章のまとめ

  理解度の確認

2.回路理論からみた半導体デバイス

  2.1 線形回路素子

  2.2 非線形回路素子

  談話室 抵抗器,キャパシタ,インダクタ以外の二端子素子

  2.3 時不変回路素子と時変回路素子

  2.4 多端子素子と制御電源

  2.5 トランジスタ

  談話室 回路素子分類の切り口

  2.6 半導体デバイスの位置付け

  談話室 半導体製の線形回路素子

3.周期構造と波

  3.1 物理とアナロジー

  談話室 回路網的直観

  3.2 周期的回路網の性質

  談話室 伝送線路理論の前提

  談話室 桁違いの難問

  談話室 電気工学者の虚数単位と物理学者の虚数単位

  談話室 集中定数回路と分布定数回路,有限と無限

  3.3 半導体の分散関係と物性

  談話室 量子論に対する古典アナロジーの限界

4.平衡状態の半導体の物理

  4.1 エネルギー帯の状態密度と分布関数

  4.2 キャリア密度

  4.3 不純物半導体のフェルミ準位

  談話室 キャリア密度とフェルミ準位のニワトリと卵

  4.4 フェルミ準位と化学ポテンシャル

  本章のまとめ

  理解度の確認

5.電気伝導

  5.1 平衡・非平衡,定常・非定常

  5.2 擬フェルミ準位とキャリア密度

  談話室 エネルギーバンド図を読もう

  5.3 擬フェルミ準位と電流密度

  5.4 電界による電気伝導

  談話室 ホール(正孔)の動きを説明するたとえ話

  談話室 「移動度」による記述の限界

  5.5 キャリアの拡散による電気伝導

  談話室 地表の大気に対する「アインシュタインの関係」

6.pn接合

  6.1 pn接合とは?

  6.2 接触電位差

  6.3 pn接合の形成

  6.4 整流作用の定性的説明

  6.5 階段接合の解析

  6.6 pn接合の容量

  6.7 片側階段接合

  6.8 pn接合の電流・電圧特性

  談話室 天才Shockley

7.MOSトランジスタ

  7.1 MOSFETの構造と基本特性

  7.2 MOSキャパシタ

  談話室 金属・半導体接合

  7.3 三端子MOS構造

  談話室 MOSキャパシタのC-V特性

  7.4 四端子MOSFET

  7.5 スケーリングと短チャネルMOSFET

  談話室 スケーリング則を考える

  本章のまとめ

付録

  1 2ポートの行列表現

  2 行列式の値が1の行列のN乗

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