Holdings: Physik der Halbleiterbauelemente

Physik der Halbleiterbauelemente:

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Main Authors:	Sze, S. M. 1936-2023 (Author), Li, Yiming (Author), Ng, Kwok Kwok 1952- (Author)
Other Authors:	Smoliner, Jürgen (Translator)
Format:	Book
Language:	German English
Published:	Weinheim Wiley-VCH [2022]
Subjects:	Halbleiterbauelement Halbleiterphysik Elektrotechnik u. Elektronik Komponenten u. Bauelemente Materialwissenschaften Physik Werkstoffprüfung EE60: Komponenten u. Bauelemente MSA0: Werkstoffprüfung PH62: Halbleiterphysik
Online Access:	http://www.wiley-vch.de/publish/dt/books/ISBN978-3-527-41389-8/ Inhaltsverzeichnis
Item Description:	Aus dem Vorwort des Übersetzers: "... eine deutschsprachige Ausgabe der vierten englischen Auflage ..."
Physical Description:	XXI, 887 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783527413898 3527413898

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS VORWORT V VORWORT DES UEBERSETZERS VII BIOGRAFIEN XVII EINFUEHRUNG XIX TEIL I HALBLEITERPHYSIK 1 1 PHYSIK UND EIGENSCHAFTEN VON HALBLEITERN - EIN UEBERBLICK 3 1.1 EINLEITUNG 3 1.2 KRISTALLSTRUKTUREN 3 1.2.1 PRIMITIVE EINHEITSZELLEN UND KRISTALLEBENEN 3 1.2.2 DAS REZIPROKE GITTER 6 1.3 ENERGIEBAENDER UND BANDLUECKEN 7 1.4 LADUNGSTRAEGERKONZENTRATIONEN IM THERMISCHEN GLEICHGEWICHT 11 1.4.1 LADUNGSTRAEGERKONZENTRATION UND FERMI-NIVEAU 12 1.4.2 DONATOREN UND AKZEPTOREN 15 1.4.3 BERECHNUNG DES FERMI-NIVEAUS 16 1.5 LADUNGSTRAEGERTRANSPORTPHAENOMENE 21 1.5.1 DRIFT UND BEWEGLICHKEIT 21 1.5.2 SPEZIFISCHER WIDERSTAND UND HALL-EFFEKT 23 1.5.3 TRANSPORT BEI HOHEN ELEKTRISCHEN FELDERN 28 1.5.4 REKOMBINATION, GENERATION UND LADUNGSTRAEGERLEBENSDAUER 32 1.5.5 DIFFUSION 37 1.5.6 THERMIONISCHE EMISSION 39 1.5.7 TUNNELPROZESSE 39 1.5.8 RAUMLADUNGSEFFEKTE 40 1.6 PHONONEN, OPTISCHE UND THERMISCHE EIGENSCHAFTEN 41 1.6.1 PHONONENSPEKTREN 41 1.6.2 OPTISCHE EIGENSCHAFTEN 43 1.6.3 THERMISCHE EIGENSCHAFTEN 45 1.7 HETEROUEBERGAENGE UND NANOSTRUKTUREN 47 1.8 HALBLEITERGRUNDGLEICHUNGEN UND ANWENDUNGSBEISPIELE 54 1.8.1 HALBLEITERGRUNDGLEICHUNGEN 54 1.8.2 ANWENDUNGSBEISPIELE 58 TEIL II GRUNDSTRUKTUREN DER HALBLEITER-BAUELEMENTE 71 2 P-N-UEBERGAENGE 73 2.1 EINLEITUNG 73 2.2 RAUMLADUNGSZONEN 73 2.2.1 ABRUPTER P-N-UEBERGANG 73 2.2.2 LINEARER P-N-UEBERGANG 80 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5 2.5.1 2.5.2 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5 2.6.6 2.6.7 2.7 2.7.1 2.7.2 BELIEBIGE DOTIERPROFILE 82 STROM-SPANNUNGS-KENNLINIEN 83 DIE SHOCKLEY-GLEICHUNG 83 GENERATIONS UND REKOMBINATIONSPROZESSE 89 STARKE INJEKTION 91 DIFFUSIONSKAPAZITAET 93 P-N-UEBERGAENGE IM DURCHBRUCHSBEREICH 95 THERMISCHE INSTABILITAET 95 TUNNELEFFEKT 96 LAWINENMULTIPLIKATION 97 TRANSIENTES VERHALTEN UND RAUSCHEN 107 TRANSIENTES VERHALTEN 107 RAUSCHEN 109 DER P-N-UEBERGANG ALS BAUELEMENT 110 GLEICHRICHTER 111 ZENER-DIODE 112 VARISTOR 112 VARAKTOR 112 DIODEN MIT KURZER ERHOLUNGSZEIT 114 SPEICHERSCHALTDIODE 114 P-I-N-DIODE 115 HETEROUEBERGAENGE 117 ANISOTYPER HETEROUEBERGANG 117 ISOTYPER HETEROUEBERGANG 120 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.5 3.6 METAU-HALBLEITER-KONTAKTE 127 EINLEITUNG 127 ENTSTEHUNG DER SCHOTTKY-BARRIERE 127 IDEALE BEDINGUNGEN 128 RAUMLADUNGSZONEN 129 GRENZFLAECHENZUSTAENDE 131 REDUKTION DER BARRIERENHOEHE DURCH SPIEGELLADUNGEN 137 BEEINFLUSSUNG DER BARRIERENHOEHE 142 TRANSPORTPROZESSE 144 THERMIONISCHE EMISSIONSTHEORIE 145 DIFFUSIONSTHEORIE 149 THERMIONISCHE EMISSIONS-DIFFUSIONS-THEORIE 150 TUNNELSTROEME 153 INJEKTION VOM MINORITAETSLADUNGSTRAEGERN 157 MIS-TUNNELDIODEN 160 BESTIMMUNG DER BARRIERENHOEHE 162 STROM-SPANNUNGS-MESSUNG 162 MESSUNG DER AKTIVIERUNGSENERGIE 165 KAPAZITAETS-SPANNUNGS-MESSUNGEN 166 PHOTOELEKTRISCHE MESSUNG 167 GEMESSENE BARRIERENHOEHEN 169 DIODENSTRUKTUREN 171 OHMSCHE KONTAKTE 177 4 4.1 4.2 4.2.1 METALL-ISOLATOR-HALBLEITER-KONDENSATOREN 187 EINLEITUNG 187 IDEALER MIS-KONDENSATOR 187 OBERFLAECHENRAUMLADUNGSZONE 189 4.2.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 IDEALE MIS-KAPAZITAETSKURVEN 193 DER SILIZIUM-MOS-KONDENSATOR 200 GRENZFLAECHENZUSTAENDE 203 BESTIMMUNG DER DICHTE VON GRENZFLAECHENZUSTAENDEN 205 OXIDLADUNGEN UND DIFFERENZ DER AUSTRITTSARBEIT 212 DICKE DER AKKUMULATIONS UND INVERSIONSSCHICHT 21 7 LADUNGSTRAEGERTRANSPORT IN MOS-KONDENSATOREN 224 LADUNGSTRAEGERTRANSPORT 224 NICHTGLEICHGEWICHT UND LAWINENEFFEKTE 230 DIELEKTRISCHER ZUSAMMENBRUCH 233 TEIL III TRANSISTOREN 243 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.5 5.5.1 5.5.2 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.7 BIPOLARTRANSISTOREN 245 EINLEITUNG 245 STATISCHE EIGENSCHAFTEN 246 GRUNDLEGENDE BEZIEHUNGEN ZWISCHEN STROM UND SPANNUNG 246 STROMVERSTAERKUNG 251 AUSGANGSKENNLINIEN 256 NICHT IDEALE EFFEKTE 259 KOMPAKTMODELLE VON BIPOLARTRANSISTOREN 263 DAS EBERS-MOLL-MODELL 264 DAS GUMMEL-POON-MODELL 266 DIE MODELLE MEXTRAM UND VBIC 268 DAS HICUM UND ANDERE MODELLE 271 MIKROWELLENEIGENSCHAFTEN 273 GRENZFREQUENZ 273 KLEINSIGNALCHARAKTERISIERUNG 277 SCHALTVERHALTEN 281 GEOMETRIE UND LEISTUNG DER BAUELEMENTE 283 LEISTUNGSTRANSISTOREN UND LOGIKSCHALTUNGEN 285 LEISTUNGSTRANSISTOREN 285 EINFACHE LOGIKSCHALTUNGEN MIT BIPOLARTRANSISTOREN 289 HETEROBIPOLARTRANSISTOREN 290 DOPPELHETEROBIPOLARTRANSISTOR 293 BIPOLARTRANSISTOR MIT ABGESTUFTER BANDLUECKE 294 HOT-ELECTRON-TRANSISTOR 295 SELBSTERHITZUNGSEFFEKTE 296 6 6.1 6.1.1 6.1.2 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6 6.3 6.3.1 MOSFETS 305 EINLEITUNG 305 DER MOSFET-STAMMBAUM 306 KATEGORISIERUNG VON FELDEFFEKTTRANSISTOREN 308 GRUNDLEGENDE BAUTEILCHARAKTERISTIKEN 309 DIE INVERSIONSLADUNG IM KANAL 311 STROM-SPANNUNGS-KENNLINIEN 315 SCHWELLSPANNUNG 326 DER UNTERSCHWELLENBEREICH 327 BEWEGLICHKEITSVERHALTEN 331 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DES MOSFET 333 BAUELEMENTE MIT INHOMOGENER DOTIERUNG UND VERGRABENEM KANAL 335 DAS HOCH-NIEDRIG-DOTIERPROFIL 337 6.3.2 6.3.3 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4 6.4.5 6.4.6 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.5.5 6.5.6 6.6 6.6.1 6.6.2 6.6.3 6.7 6.7.1 6.7.2 6.8 DAS NIEDRIG-HOCH-DOTIERPROFIL 342 BAUELEMENTE MIT VERGRABENEM KANAL 343 BAUELEMENTESKALIERUNG UND KURZKANALEFFEKTE 346 SKALIERUNG VON BAUELEMENTEN 348 LADUNGSBEITRAG VON SOURCE UND DRAIN 351 KANALLAENGENMODULATION 353 DRAININDUZIERTE BARRIERENABSENKUNG (DIBL) 353 CHARAKTERISTISCHE FLUKTUATIONEN 356 LAWINENDURCHBRUCH UND OXIDZUVERLAESSIGKEIT 358 MOSFET-STRUKTUREN 363 DOTIERPROFIL DES LADUNGSTRAEGERKANALS 363 GATESTAPEL 363 SOURCE-DRAIN-DESIGN 365 SOI UND TFT 368 DREIDIMENSIONALE STRUKTUREN 372 LEISTUNGS-MOSFETS 374 SCHALTUNGSANWENDUNGEN 375 KOMPAKTMODELLE VON MOSFETS 375 ERSATZSCHALTKREISE UND MIKROWELLENEIGENSCHAFTEN 376 GRUNDLEGENDE SCHALTUNGSBLOECKE 378 NCFETUNDTFET 380 FELDEFFEKTTRANSISTOREN MIT NEGATIVER KAPAZITAET 380 TUNNELFELDEFFEKTTRANSISTOREN 382 DER EINZELELEKTRONENTRANSISTOR 385 7 7.1 7.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.4 7.4.1 7.4.2 7.5 7.5.1 7.5.2 7.6 7.7 7.7.1 7.7.2 7.7.3 7.7.4 NICHT FLUECHTIGE SPEICHER 405 EINLEITUNG 405 DAS KONZEPT DES FLOATING-GATE 406 SPEICHERSTRUKTUREN 411 DER FLOATING-GATE-SPEICHER 411 DER FLOATING-TRAP ODER CHARGE-TRAPPING-SPEICHER 414 KOMPAKTMODELLE VON FLOATING-GATE-SPEICHERZELLEN 417 DAS KLASSISCHE KAPAZITIVE MODELL 417 DAS LADUNGSBILANZMODELL 419 MEHRSTUFIGE ZELLEN UND DREIDIMENSIONALE STRUKTUREN 420 MULTILEVELZELLEN 420 DREIDIMENSIONALE (3-D) STRUKTUREN 423 HERAUSFORDERUNGEN BEI DER SKALIERUNG 432 ALTERNATIVE SPEICHERSTRUKTUREN 437 FERAM 438 PCRAM 439 RERAM 441 MAGNETISCHES SPIN-TRANSFER-TORQUE-RAM (STT-MRAM) 443 8 8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.3 JFETS, MESFETS UND MODFETS 455 EINLEITUNG 455 JFET UND MESFET 456 /-V-KENNLINIEN 457 BELIEBIGE DOTIERPROFILE UND BAUELEMENTE IM ANREICHERUNGSMODUS 469 MIKROWELLENEIGENSCHAFTEN 472 MESFET-STRUKTUREN 477 MODFET 479 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 GRUNDLEGENDE HEMT-STRUKTUREN 481 I-V-KENNLINIEN 482 ERSATZSCHALTKREISE UND MIKROWELLENVERHALTEN 485 MODERNE BAUELEMENTESTRUKTUREN 486 GAN-HEMTS 488 TEIL IV BAUELEMENTE MIT NEGATIVEM WIDERSTAND UND LEISTUNGSBAUELEMENTE 505 9 9.1 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.3 9.3.1 9.3.2 9.3.3 9.3.4 9.3.5 9.4 TUNNELBAUELEMENTE 507 EINLEITUNG 507 TUNNELDIODEN 508 TUNNELWAHRSCHEINLICHKEIT UND TUNNELSTROM 511 STROM-SPANNUNGS-KENNLINIEN 517 DIE TUNNELDIODE ALS OSZILLATOR 519 VERWANDTE TUNNELBAUELEMENTE 522 DIE RUECKWAERTSDIODE 522 MIS-TUNNELSTRUKTUREN 524 MIS-SCHALTDIODE 531 MIM-TUNNELDIODE 534 DER HOT-ELECTRON-TRANSISTOR 536 RESONANTE TUNNELDIODEN 540 10 10.1 10.2 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.3 10.3.1 10.3.2 10.4 10.4.1 10.4.2 IMPATT-DIODEN, TE UND RST-DEVICES 553 EINLEITUNG 553 IMPATT-DIODEN 554 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN 554 LEISTUNG, EFFIZIENZ UND RAUSCHEN 565 EIGENSCHAFTEN VON IMPATT-DIODEN 574 BARITT UND TUNNETT-DIODEN 576 TRANSFERRED ELECTRON DEVICES 582 TRANSFERRED-ELECTRON-EFFEKT 583 EIGENSCHAFTEN UND FUNKTIONEN VON GUNN-DIODEN 592 REAL-SPACE-TRANSFER DEVICES 602 REAL-SPACE-TRANSFER (RST)-DIODE 602 REAL-SPACE-TRANSFER-TRANSISTOR 604 11 11.1 11.2 11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.2.4 11.2.5 11.2.6 11.3 11.3.1 11.3.2 11.4 11.4.1 11.4.2 11.4.3 THYRISTOREN UND LEISTUNGSBAUELEMENTE 615 EINLEITUNG 615 THYRISTORKENNLINIEN 616 BLOCKIERVERHALTEN IN RUECKWAERTSRICHTUNG 618 BLOCKIERVERHALTEN IN VORWAERTSRICHTUNG 621 EINSCHALTMECHANISMEN 624 LEITFAEHIGKEIT IN VORWAERTSRICHTUNG 627 STATISCHE /-V-KURVEN 632 EINSCHALT UND AUSSCHALTZEITEN 633 THYRISTORVARIANTEN 636 THYRISTOR MIT GATEABSCHALTUNG 636 DIAC UND TRIAC 639 ANDERE LEISTUNGSBAUELEMENTE 642 BIPOLARER TRANSISTOR MIT ISOLIERTEM GATE 642 ELEKTROSTATISCHER INFLUENZTRANSISTOR 647 STATISCHER INFLUENZSTHYRISTOR 651 TEIL V PHOTONISCHE BAUELEMENTE UND SENSOREN 661 12 12.1 12.2 12.2.1 12.2.2 12.3 12.3.1 12.3.2 12.3.3 12.3.4 12.3.5 12.4 12.4.1 12.4.2 12.4.3 12.5 12.5.1 12.5.2 12.5.3 12.5.4 12.5.5 12.5.6 12.5.7 12.6 12.6.1 12.6.2 12.6.3 12.6.4 LEDS UND LASER 663 EINLEITUNG 663 STRAHLENDE UEBERGAENGE 664 EMISSIONSSPEKTREN 665 METHODEN DER ANREGUNG 667 LICHTEMITTIERENDE DIODEN (LEDS) 668 LED-STRUKTUREN 670 MATERIALAUSWAHL 671 DEFINITIONEN DER WIRKUNGSGRADE 674 WEISSLICHT-LEDS 679 FREQUENZGANG 681 LASERPHYSIK 682 STIMULIERTE EMISSION UND BESETZUNGSINVERSION 683 OPTISCHER RESONATOR UND OPTISCHE VERSTAERKUNG 686 WELLENLEITER 687 LASERBETRIEB 691 LASERMATERIALIEN UND LASERSTRUKTUREN 691 SCHWELLSTROM 697 EMISSIONSSPEKTREN UND WIRKUNGSGRADE 700 FERNFELDMUSTER 701 EINSCHALTVERZOEGERUNG UND MODULATIONSVERHALTEN 704 WELLENLAENGENABSTIMMUNG 706 ALTERUNGSPROZESSE IN HALBLEITERLASERN 707 SPEZIELLE LASER 708 QUANTENTOPF-, QUANTENDRAHT UND QUANTENPUNKTLASER 708 OBERFLAECHENEMITTIERENDE LASER MIT VERTIKALEM RESONATOR (VCSEL) 710 QUANTENKASKADENLASER 711 OPTISCHER HALBLEITERVERSTAERKER 712 13 13.1 13.2 13.3 13.3.1 13.3.2 13.3.3 13.3.4 13.4 13.4.1 13.4.2 13.4.3 13.4.4 13.5 13.6 13.6.1 13.6.2 13.6.3 13.7 13.8 13.9 PHOTODETEKTOREN UND SOLARZELLEN 721 EINLEITUNG 721 PHOTOLEITER 725 PHOTODIODEN 728 ALLGEMEINE BETRACHTUNGEN 728 P-I-N UND P-N PHOTODIODEN 730 HETEROSTRUKTURPHOTODIODEN 735 METALL-HALBLEITER-PHOTODIODEN 735 LAWINENPHOTODIODEN 738 LAWINENVERSTAERKUNG 738 LAWINENMULTIPLIKATIONSRAUSCHEN 740 SIGNAL-RAUSCH-VERHAELTNIS 742 DESIGNASPEKTE VON LAWINENPHOTODIODEN 743 PHOTOTRANSISTOREN 748 CHARGE-COUPLED DEVICES (CCDS) 751 CCD-BILDSENSOR 751 CCD-SCHIEBEREGISTER 756 CMOS-BILDSENSOREN 762 METALL-HALBLEITER-METALL-PHOTODETEKTOREN 764 QUANTUM-WELL-INFRAROTPHOTODETEKTOREN (QWIPS) 767 SOLARZELLEN 771 13.9.1 EINLEITUNG 771 13.9.2 SONNENEINSTRAHLUNG UND IDEALER UMWANDLUNGSWIRKUNGSGRAD 773 13.9.3 PHOTOSTROM UND SPEKTRALE EMPFINDLICHKEIT 778 13.9.4 SOLARZELLENKONFIGURATIONEN 782 14 SENSOREN 799 14.1 EINLEITUNG 799 14.2 THERMISCHE SENSOREN 801 14.2.1 THERMISTOR 801 14.2.2 TEMPERATURMESSDIODE 802 14.2.3 TEMPERATURMESSTRANSISTOR 803 14.2.4 THERMOSENSOREN AUS ALTERNATIVEN MATERIALIEN 803 14.2.5 AEQUIVALENTE RAUSCHLEISTUNG UND GUETEZAHL THERMISCHER SENSOREN 805 14.3 MECHANISCHE SENSOREN 807 14.3.1 DEHNUNGSMESSSTREIFEN 807 14.3.2 INTERDIGITALWANDLER 811 14.3.3 KAPAZITIVER SENSOR 815 14.4 MAGNETISCHE SENSOREN 816 14.4.1 HALL-PLATTE 817 14.4.2 MAGNETOWIDERSTAND 820 14.4.3 MAGNETDIODE 821 14.4.4 MAGNETTRANSISTOR 822 14.4.5 MAGNETFELDEMPFINDLICHER FELDEFFEKTTRANSISTOR 823 14.4.6 MAGNETFELDSENSOR MIT LADUNGSTRAEGERDOMAENEN 825 14.5 CHEMISCHE SENSOREN 825 14.5.1 METALLOXIDSENSOREN 826 14.5.2 LONENEMPFINDLICHER FELDEFFEKTTRANSISTOR 827 14.5.3 KATALYTISCHE METALLSENSOREN 829 14.6 BIOSENSOREN 830 ANHANG A LISTE DER SYMBOLE 839 ANHANG B INTERNATIONALES EINHEITENSYSTEM 847 ANHAENGE EINHEITENPRAEFIXE 849 ANHANG D DAS GRIECHISCHE ALPHABET 851 ANHANG E PHYSIKALISCHE KONSTANTEN 853 ANHANG F EIGENSCHAFTEN DER WICHTIGSTEN HALBLEITER 855 ANHANG G DAS BLOCH-THEOREM UND DIE ENERGIEBAENDER 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 SIO 2 UND SI 3 N 4 867 ANHANG K KOMPAKTMODELLE VON BIPOLARTRANSISTOREN 869 ANHANG L DIE ENTDECKUNG DES FLOATING-GATE-SPEICHER-EFFEKTS 877 STICHWORTVERZEICHNIS 879
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS VORWORT V VORWORT DES UEBERSETZERS VII BIOGRAFIEN XVII EINFUEHRUNG XIX TEIL I HALBLEITERPHYSIK 1 1 PHYSIK UND EIGENSCHAFTEN VON HALBLEITERN - EIN UEBERBLICK 3 1.1 EINLEITUNG 3 1.2 KRISTALLSTRUKTUREN 3 1.2.1 PRIMITIVE EINHEITSZELLEN UND KRISTALLEBENEN 3 1.2.2 DAS REZIPROKE GITTER 6 1.3 ENERGIEBAENDER UND BANDLUECKEN 7 1.4 LADUNGSTRAEGERKONZENTRATIONEN IM THERMISCHEN GLEICHGEWICHT 11 1.4.1 LADUNGSTRAEGERKONZENTRATION UND FERMI-NIVEAU 12 1.4.2 DONATOREN UND AKZEPTOREN 15 1.4.3 BERECHNUNG DES FERMI-NIVEAUS 16 1.5 LADUNGSTRAEGERTRANSPORTPHAENOMENE 21 1.5.1 DRIFT UND BEWEGLICHKEIT 21 1.5.2 SPEZIFISCHER WIDERSTAND UND HALL-EFFEKT 23 1.5.3 TRANSPORT BEI HOHEN ELEKTRISCHEN FELDERN 28 1.5.4 REKOMBINATION, GENERATION UND LADUNGSTRAEGERLEBENSDAUER 32 1.5.5 DIFFUSION 37 1.5.6 THERMIONISCHE EMISSION 39 1.5.7 TUNNELPROZESSE 39 1.5.8 RAUMLADUNGSEFFEKTE 40 1.6 PHONONEN, OPTISCHE UND THERMISCHE EIGENSCHAFTEN 41 1.6.1 PHONONENSPEKTREN 41 1.6.2 OPTISCHE EIGENSCHAFTEN 43 1.6.3 THERMISCHE EIGENSCHAFTEN 45 1.7 HETEROUEBERGAENGE UND NANOSTRUKTUREN 47 1.8 HALBLEITERGRUNDGLEICHUNGEN UND ANWENDUNGSBEISPIELE 54 1.8.1 HALBLEITERGRUNDGLEICHUNGEN 54 1.8.2 ANWENDUNGSBEISPIELE 58 TEIL II GRUNDSTRUKTUREN DER HALBLEITER-BAUELEMENTE 71 2 P-N-UEBERGAENGE 73 2.1 EINLEITUNG 73 2.2 RAUMLADUNGSZONEN 73 2.2.1 ABRUPTER P-N-UEBERGANG 73 2.2.2 LINEARER P-N-UEBERGANG 80 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5 2.5.1 2.5.2 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5 2.6.6 2.6.7 2.7 2.7.1 2.7.2 BELIEBIGE DOTIERPROFILE 82 STROM-SPANNUNGS-KENNLINIEN 83 DIE SHOCKLEY-GLEICHUNG 83 GENERATIONS UND REKOMBINATIONSPROZESSE 89 STARKE INJEKTION 91 DIFFUSIONSKAPAZITAET 93 P-N-UEBERGAENGE IM DURCHBRUCHSBEREICH 95 THERMISCHE INSTABILITAET 95 TUNNELEFFEKT 96 LAWINENMULTIPLIKATION 97 TRANSIENTES VERHALTEN UND RAUSCHEN 107 TRANSIENTES VERHALTEN 107 RAUSCHEN 109 DER P-N-UEBERGANG ALS BAUELEMENT 110 GLEICHRICHTER 111 ZENER-DIODE 112 VARISTOR 112 VARAKTOR 112 DIODEN MIT KURZER ERHOLUNGSZEIT 114 SPEICHERSCHALTDIODE 114 P-I-N-DIODE 115 HETEROUEBERGAENGE 117 ANISOTYPER HETEROUEBERGANG 117 ISOTYPER HETEROUEBERGANG 120 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.5 3.6 METAU-HALBLEITER-KONTAKTE 127 EINLEITUNG 127 ENTSTEHUNG DER SCHOTTKY-BARRIERE 127 IDEALE BEDINGUNGEN 128 RAUMLADUNGSZONEN 129 GRENZFLAECHENZUSTAENDE 131 REDUKTION DER BARRIERENHOEHE DURCH SPIEGELLADUNGEN 137 BEEINFLUSSUNG DER BARRIERENHOEHE 142 TRANSPORTPROZESSE 144 THERMIONISCHE EMISSIONSTHEORIE 145 DIFFUSIONSTHEORIE 149 THERMIONISCHE EMISSIONS-DIFFUSIONS-THEORIE 150 TUNNELSTROEME 153 INJEKTION VOM MINORITAETSLADUNGSTRAEGERN 157 MIS-TUNNELDIODEN 160 BESTIMMUNG DER BARRIERENHOEHE 162 STROM-SPANNUNGS-MESSUNG 162 MESSUNG DER AKTIVIERUNGSENERGIE 165 KAPAZITAETS-SPANNUNGS-MESSUNGEN 166 PHOTOELEKTRISCHE MESSUNG 167 GEMESSENE BARRIERENHOEHEN 169 DIODENSTRUKTUREN 171 OHMSCHE KONTAKTE 177 4 4.1 4.2 4.2.1 METALL-ISOLATOR-HALBLEITER-KONDENSATOREN 187 EINLEITUNG 187 IDEALER MIS-KONDENSATOR 187 OBERFLAECHENRAUMLADUNGSZONE 189 4.2.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 IDEALE MIS-KAPAZITAETSKURVEN 193 DER SILIZIUM-MOS-KONDENSATOR 200 GRENZFLAECHENZUSTAENDE 203 BESTIMMUNG DER DICHTE VON GRENZFLAECHENZUSTAENDEN 205 OXIDLADUNGEN UND DIFFERENZ DER AUSTRITTSARBEIT 212 DICKE DER AKKUMULATIONS UND INVERSIONSSCHICHT 21 7 LADUNGSTRAEGERTRANSPORT IN MOS-KONDENSATOREN 224 LADUNGSTRAEGERTRANSPORT 224 NICHTGLEICHGEWICHT UND LAWINENEFFEKTE 230 DIELEKTRISCHER ZUSAMMENBRUCH 233 TEIL III TRANSISTOREN 243 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.5 5.5.1 5.5.2 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.7 BIPOLARTRANSISTOREN 245 EINLEITUNG 245 STATISCHE EIGENSCHAFTEN 246 GRUNDLEGENDE BEZIEHUNGEN ZWISCHEN STROM UND SPANNUNG 246 STROMVERSTAERKUNG 251 AUSGANGSKENNLINIEN 256 NICHT IDEALE EFFEKTE 259 KOMPAKTMODELLE VON BIPOLARTRANSISTOREN 263 DAS EBERS-MOLL-MODELL 264 DAS GUMMEL-POON-MODELL 266 DIE MODELLE MEXTRAM UND VBIC 268 DAS HICUM UND ANDERE MODELLE 271 MIKROWELLENEIGENSCHAFTEN 273 GRENZFREQUENZ 273 KLEINSIGNALCHARAKTERISIERUNG 277 SCHALTVERHALTEN 281 GEOMETRIE UND LEISTUNG DER BAUELEMENTE 283 LEISTUNGSTRANSISTOREN UND LOGIKSCHALTUNGEN 285 LEISTUNGSTRANSISTOREN 285 EINFACHE LOGIKSCHALTUNGEN MIT BIPOLARTRANSISTOREN 289 HETEROBIPOLARTRANSISTOREN 290 DOPPELHETEROBIPOLARTRANSISTOR 293 BIPOLARTRANSISTOR MIT ABGESTUFTER BANDLUECKE 294 HOT-ELECTRON-TRANSISTOR 295 SELBSTERHITZUNGSEFFEKTE 296 6 6.1 6.1.1 6.1.2 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6 6.3 6.3.1 MOSFETS 305 EINLEITUNG 305 DER MOSFET-STAMMBAUM 306 KATEGORISIERUNG VON FELDEFFEKTTRANSISTOREN 308 GRUNDLEGENDE BAUTEILCHARAKTERISTIKEN 309 DIE INVERSIONSLADUNG IM KANAL 311 STROM-SPANNUNGS-KENNLINIEN 315 SCHWELLSPANNUNG 326 DER UNTERSCHWELLENBEREICH 327 BEWEGLICHKEITSVERHALTEN 331 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DES MOSFET 333 BAUELEMENTE MIT INHOMOGENER DOTIERUNG UND VERGRABENEM KANAL 335 DAS HOCH-NIEDRIG-DOTIERPROFIL 337 6.3.2 6.3.3 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4 6.4.5 6.4.6 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.5.5 6.5.6 6.6 6.6.1 6.6.2 6.6.3 6.7 6.7.1 6.7.2 6.8 DAS NIEDRIG-HOCH-DOTIERPROFIL 342 BAUELEMENTE MIT VERGRABENEM KANAL 343 BAUELEMENTESKALIERUNG UND KURZKANALEFFEKTE 346 SKALIERUNG VON BAUELEMENTEN 348 LADUNGSBEITRAG VON SOURCE UND DRAIN 351 KANALLAENGENMODULATION 353 DRAININDUZIERTE BARRIERENABSENKUNG (DIBL) 353 CHARAKTERISTISCHE FLUKTUATIONEN 356 LAWINENDURCHBRUCH UND OXIDZUVERLAESSIGKEIT 358 MOSFET-STRUKTUREN 363 DOTIERPROFIL DES LADUNGSTRAEGERKANALS 363 GATESTAPEL 363 SOURCE-DRAIN-DESIGN 365 SOI UND TFT 368 DREIDIMENSIONALE STRUKTUREN 372 LEISTUNGS-MOSFETS 374 SCHALTUNGSANWENDUNGEN 375 KOMPAKTMODELLE VON MOSFETS 375 ERSATZSCHALTKREISE UND MIKROWELLENEIGENSCHAFTEN 376 GRUNDLEGENDE SCHALTUNGSBLOECKE 378 NCFETUNDTFET 380 FELDEFFEKTTRANSISTOREN MIT NEGATIVER KAPAZITAET 380 TUNNELFELDEFFEKTTRANSISTOREN 382 DER EINZELELEKTRONENTRANSISTOR 385 7 7.1 7.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.4 7.4.1 7.4.2 7.5 7.5.1 7.5.2 7.6 7.7 7.7.1 7.7.2 7.7.3 7.7.4 NICHT FLUECHTIGE SPEICHER 405 EINLEITUNG 405 DAS KONZEPT DES FLOATING-GATE 406 SPEICHERSTRUKTUREN 411 DER FLOATING-GATE-SPEICHER 411 DER FLOATING-TRAP ODER CHARGE-TRAPPING-SPEICHER 414 KOMPAKTMODELLE VON FLOATING-GATE-SPEICHERZELLEN 417 DAS KLASSISCHE KAPAZITIVE MODELL 417 DAS LADUNGSBILANZMODELL 419 MEHRSTUFIGE ZELLEN UND DREIDIMENSIONALE STRUKTUREN 420 MULTILEVELZELLEN 420 DREIDIMENSIONALE (3-D) STRUKTUREN 423 HERAUSFORDERUNGEN BEI DER SKALIERUNG 432 ALTERNATIVE SPEICHERSTRUKTUREN 437 FERAM 438 PCRAM 439 RERAM 441 MAGNETISCHES SPIN-TRANSFER-TORQUE-RAM (STT-MRAM) 443 8 8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.3 JFETS, MESFETS UND MODFETS 455 EINLEITUNG 455 JFET UND MESFET 456 /-V-KENNLINIEN 457 BELIEBIGE DOTIERPROFILE UND BAUELEMENTE IM ANREICHERUNGSMODUS 469 MIKROWELLENEIGENSCHAFTEN 472 MESFET-STRUKTUREN 477 MODFET 479 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 GRUNDLEGENDE HEMT-STRUKTUREN 481 I-V-KENNLINIEN 482 ERSATZSCHALTKREISE UND MIKROWELLENVERHALTEN 485 MODERNE BAUELEMENTESTRUKTUREN 486 GAN-HEMTS 488 TEIL IV BAUELEMENTE MIT NEGATIVEM WIDERSTAND UND LEISTUNGSBAUELEMENTE 505 9 9.1 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.3 9.3.1 9.3.2 9.3.3 9.3.4 9.3.5 9.4 TUNNELBAUELEMENTE 507 EINLEITUNG 507 TUNNELDIODEN 508 TUNNELWAHRSCHEINLICHKEIT UND TUNNELSTROM 511 STROM-SPANNUNGS-KENNLINIEN 517 DIE TUNNELDIODE ALS OSZILLATOR 519 VERWANDTE TUNNELBAUELEMENTE 522 DIE RUECKWAERTSDIODE 522 MIS-TUNNELSTRUKTUREN 524 MIS-SCHALTDIODE 531 MIM-TUNNELDIODE 534 DER HOT-ELECTRON-TRANSISTOR 536 RESONANTE TUNNELDIODEN 540 10 10.1 10.2 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.3 10.3.1 10.3.2 10.4 10.4.1 10.4.2 IMPATT-DIODEN, TE UND RST-DEVICES 553 EINLEITUNG 553 IMPATT-DIODEN 554 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN 554 LEISTUNG, EFFIZIENZ UND RAUSCHEN 565 EIGENSCHAFTEN VON IMPATT-DIODEN 574 BARITT UND TUNNETT-DIODEN 576 TRANSFERRED ELECTRON DEVICES 582 TRANSFERRED-ELECTRON-EFFEKT 583 EIGENSCHAFTEN UND FUNKTIONEN VON GUNN-DIODEN 592 REAL-SPACE-TRANSFER DEVICES 602 REAL-SPACE-TRANSFER (RST)-DIODE 602 REAL-SPACE-TRANSFER-TRANSISTOR 604 11 11.1 11.2 11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.2.4 11.2.5 11.2.6 11.3 11.3.1 11.3.2 11.4 11.4.1 11.4.2 11.4.3 THYRISTOREN UND LEISTUNGSBAUELEMENTE 615 EINLEITUNG 615 THYRISTORKENNLINIEN 616 BLOCKIERVERHALTEN IN RUECKWAERTSRICHTUNG 618 BLOCKIERVERHALTEN IN VORWAERTSRICHTUNG 621 EINSCHALTMECHANISMEN 624 LEITFAEHIGKEIT IN VORWAERTSRICHTUNG 627 STATISCHE /-V-KURVEN 632 EINSCHALT UND AUSSCHALTZEITEN 633 THYRISTORVARIANTEN 636 THYRISTOR MIT GATEABSCHALTUNG 636 DIAC UND TRIAC 639 ANDERE LEISTUNGSBAUELEMENTE 642 BIPOLARER TRANSISTOR MIT ISOLIERTEM GATE 642 ELEKTROSTATISCHER INFLUENZTRANSISTOR 647 STATISCHER INFLUENZSTHYRISTOR 651 TEIL V PHOTONISCHE BAUELEMENTE UND SENSOREN 661 12 12.1 12.2 12.2.1 12.2.2 12.3 12.3.1 12.3.2 12.3.3 12.3.4 12.3.5 12.4 12.4.1 12.4.2 12.4.3 12.5 12.5.1 12.5.2 12.5.3 12.5.4 12.5.5 12.5.6 12.5.7 12.6 12.6.1 12.6.2 12.6.3 12.6.4 LEDS UND LASER 663 EINLEITUNG 663 STRAHLENDE UEBERGAENGE 664 EMISSIONSSPEKTREN 665 METHODEN DER ANREGUNG 667 LICHTEMITTIERENDE DIODEN (LEDS) 668 LED-STRUKTUREN 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