半导体器件基础

　　《半导体器件基础》是一本微电子技术方面的入门书籍，全面介绍了半导体器件的基础知识。全书分为三个部分共19章，首先介绍了半导体基础，讲解了半导体物理方面的相关知识及半导体制备工艺方面的基本概念。书中阐述了pn结、双极结型晶体管（BJT）和其他结型器件的基本物理特性，并给出了相关特性的定性与定量分析。最后讨论了场效应器件，除了讲解基础知识，还分析了小尺寸器件相关的物理问题，并介绍了一些新型场效应器件。全书内容丰富、层次分明，兼顾了相关知识的深度与广度，系统讲解了解决实际器件问题所必需的分析工具，并且提供了大量利用计算机实现的练习与习题。
　　《半导体器件基础》可作为微电子专业本科生及研究生的教材或参考书，也是该领域工程技术人员的宝贵参考资料。

Robert F. Pierret，美国普度大学电气与计算机工程学院的教授，1970年成为普度大学的教师并管理本科的半导体测量实验室。Pierret教授在担任电子与计算机工程（ECE）课程委员会主席期间，对课程建设提出了一种提高课程总体质量的革新方法。
黄如，中国科学院信息技术科学部院士，长期从事集成电路科学与工程研究，在新型低功耗逻辑与存储器件、神经形态器件及类脑计算、边缘智能计算芯片、可靠性及EDA等共性技术方面取得了系统创新成果。

　　关于固态器件的大学教材在过去的十年里至少已经出版了14本，为什么还要再写一本呢？尽管原因很多，但最重要的是，我们希望写出一本能结合计算机辅助学习的、适用于21世纪的教材。在最近的一次调查中，普度大学电子与计算机工程学院的大学课程委员会的成员们提出，应该把计算机实践融入学习过程中。目前在美国范围内，已经建立了强调计算机辅助学习的大学联盟。1992年1月，Student Edition of MATLAB一书开始发行，这本书实际上就是一个原始的MATLAB用户手册，并且配备了廉价版本的数学工具软件。第一年，这本书及相应的软件就售出了37 000多套。相继又有几个出版社出版了一系列关于MATLAB的参考书和教材，其中主要讲解了有关MATLAB软件的使用。进入21世纪以后，计算机辅助学习将会变得越来越普遍，这一发展方向已非常明确。在分析固态器件时，利用计算机能够处理更为实际的问题，可以通过“假设分析”更容易地完成实验，而且可以方便地获得图形化的输出结果。利用计算机，可以在比手工计算单个点的值少很多的时间内轻松获得完整的器件特性。
　　需要说明的是，本书有一部分的内容取材自Addison-Wesley出版的固态器件系列丛书（Modular Series on Solid State Devices）的卷Ⅰ～卷Ⅳ。但是，本书并不是将各卷的内容简单地组合在一起，而是修改并重写了其中的大部分内容，并且在这些内容的基础上又新增了两章及一些补充小节。本书还包含了基于计算机的一部分练习及大量的习题，同时新增了一些在“序言”中详细介绍的特点。
　　如同所有的工程开发一样，器件设计中处处包含了各种折中情况。本书在内容的设计上也进行了权衡考虑。例如，可以对几个主题进行详细的描述（深度），也可以对较多主题进行概述性的介绍（广度）。同样，可以强调对概念的理解，也可以介绍一些实际应用的有关知识。Addison-Wesley出版的固态器件系列丛书的卷Ⅰ～卷Ⅳ就因其强调概念的深度而得到了广泛关注。本书既保留了原内容的深度，又增加了以扩展广度和扩充实际应用知识为目标的四章选读内容。在这些章节里，主要介绍了正在蓬勃发展的现代器件和化合物半导体器件，另外也考虑了学生的定性分析和定量分析能力的折中培养。由于使用了计算机，大大提高了定量分析能力，因此特别要注意不能忽视“直观分析”能力的培养。当然，我们并没有刻意兼顾内容的深度和广度，而是将许多内容留待以后阐述（利用另一门课程或其他教材）。我们希望，本书在内容上已经达到了合理的折中，读者可以通过本书对固态器件的相关内容获得较为深入的理解，并且适当熟悉固态器件的分析过程。
　　本书适合至少学过一门电场理论相关课程的大学三、四年级的学生使用。全书分为三个主要部分。在普度大学电子与计算机工程学院三、四年级的一学期课程（3学分时）中，本书这三部分的内容经过少许删减后，每个部分可用五周的时间进行授课。如果课时有限，那么作为阅读材料的选读部分——第4章、第9章、第13章和第19章可以不作为课程讲解的内容。（教师可以指定这些章节作为自主阅读内容，并且采用出题考试的形式，学习过相关内容的学生可以获得附加分，以示奖励。）除了15.1节有关场效应的概述性介绍，第12章、第14章和第15章可以不纳入授课的内容，这并不会影响课程的连续性。
　　虽然在“序言”中完整列出了本书的特点，但是教师还应特别注意每章习题前面的习题信息表。这些表格对给学生布置练习及进行作业评分很有帮助。本书每个部分最后一章中的复习题可作为教师制定测验题时的参考，这些复习题都出自本门课程的开卷和闭卷考试的试题。对于书中提供的计算机相关练习与习题，推荐读者使用MATLAB学生版或专业版来完成，不规定具体版本。本书还为教师提供相关的练习和习题答案（也是用MATLAB生成的）。尽管MATLAB软件对学习很有帮助，但在开始学习本书时，并不要求读者熟练掌握MATLAB。随着课程内容的不断深入，有关MATLAB方面的习题会越来越复杂，读者对MATLAB的掌握程度也会越来越深入。也就是说，一开始的练习和习题只是让读者通过使用MATLAB来学习MATLAB，但完成前三章中的大部分计算机练习和习题是十分重要的。这样，读者不仅可以自如地使用MATLAB来完成后面章节中的练习和习题，而且可以利用前几章得到的结果。