TRIẾT LÍ VÀ MỤC TIÊU

Mục đích của sách là cung cấp cho người đọc kiến thức cơ bản về đặc tính, hoạt động và giới hạn của thiết bị bán dẫn. Để thu được những kiến thức này, về cơ bản người học phải có hiểu biết thấu đáo về các quá trình vật lí xảy ra trong vật liệu bán dẫn. Mục tiêu của sách là mang cơ học lượng tử, lí thuyết lượng tử của vật rắn, vật lí vật liệu bán dẫn, và vật lí thiết bị bán dẫn lại với nhau. Tất cả những nội dung này là cần thiết để hiểu về hoạt động của các thiết bị bán dẫn trong hiện tại và những sự phát triển trong tương lai của chúng.

Lượng kiến thức vật lí được đưa vào trong tài liệu này nhiều hơn những cuốn sách giới thiệu về thiết bị bán dẫn khác. Mặc dù tầm bao quát của sách hơi rộng nhưng tác giả nhận thấy rằng một khi người đọc đã nắm vững kiến thức nền tảng và những kiến thức về vật liệu thấu đáo thì vật lí thiết bị bán dẫn sẽ tiếp theo một cách hoàn toàn tự nhiên và có thể được hiểu một cách nhanh chóng và dễ dàng. Sự nhấn mạnh những kiến thức vật lí cơ bản sẽ có lợi trong việc hiểu và thiết kế những thiết bị bán dẫn mới.

Bởi vì mục đích của tài liệu này là giới thiệu lí thuyết về thiết bị bán dẫn, nên có rất nhiều lí thuyết nâng cao đã bị bỏ qua. Thêm vào đó, những quá trình chế tạo không được mô tả chi tiết. Có vài thảo luận chung về kĩ thuật chế tạo chẳng hạn như khuếch tán và cấy Ion, nhưng ở đây cần nhớ rằng những kết quả của quá trình chế tạo này có tác động trực tiếp đến đặc tính của thiết bị.

ĐIỀU KIỆN TIÊN QUYẾT TRƯỚC KHI ĐỌC SÁCH

Sách này dành cho sinh viên năm III và năm IV. Điều kiện tiên quyết để hiểu tài liệu này là kiến thức toán học cao cấp, đặc biệt là phương trình vi phân (chỉ yêu cầu đã học sơ qua để biết tra cứu dạng nghiệm của mỗi loại phương trình); vật lí đại cương, đặc biệt là tĩnh điện học; và các môn vật lí hiện đại, đặc biệt là cơ học lượng tử (Chỉ yêu cầu người học biết sơ lược về cơ học lượng tử vì trong tài liệu cũng nhắc lại những kiến thức cơ học lượng tử cần thiết). Nếu người đọc đã học qua khóa học nhập môn về mạch điện tử thì sẽ rất hữu dụng nhưng nó cũng không cần thiết ở đây.

CÁCH SẮP XẾP TRONG SÁCH

Sách bắt đầu từ giới thiệu kiến thức vật lí đến quá trình vật lí trong vật liệu bán dẫn và sau đó đề cập đến vật lí thiết bị bán dẫn. Chương I giới thiệu cấu trúc tinh thể của chất rắn, hướng đến vật liệu bán dẫn đơn tinh thể lí tưởng. Chương 2 và 3 giới thiệu cơ học lượng tử và lí thuyết lượng tử của chất rắn, chúng là những kiến thức vật lí cơ bản.

Chương 4 đến chương 6 đề cập đến quá trình vật lí trong vật liệu bán dẫn. Chương 4 giới thiệu quá trình vật lí trong bán dẫn ở trạng thái cân bằng; chương 5 nói về hiện tượng vận chuyển hạt tải điện trong bán dẫn. Sau đó, đặc tính của hạt tải điện ngoại lai không cân bằng được xây dựng trong chương 6. Kiến thức về hành vi của hạt tải điện ngoại lai trong bán dẫn là cần thiết để hiểu về các quá trình vật lí trong thiết bị bán dẫn.

Vật lí thiết bị bán dẫn cơ bản được xây dựng từ chương 7 đến chương 13. Chương 7 đề cập đến các quá trình điện trong tiếp xúc p-n cơ bản. Tiếp xúc kim loại-bán dẫn, cả chỉnh lưu và không chỉnh lưu, và tiếp xúc dị thể bán dẫn cũng được khảo sát trong chương 9, trong khi đó chương 10 nói về transistor lưỡng cực. Transistor hiệu ứng trường kim loại-oxit-bán dẫn được giới thiệu trong chương 11 và 12, và chương 13 đề cập đến JFET. Khi đã học qua chương tiếp xúc p-n, người đọc có thể học bất cứ chương nào trong các chương nói về các loại transistor vì các chương này được xây dựng độc lập với nhau. Chương 14 khảo sát thiết bị quang học và cuối cùng chương 15 đề cập đến thiết bị bán dẫn dùng trong các mạch công suất.

Chú ý: Những phần được đánh dấu * có nghĩa là bạn có thể bỏ qua chúng mà vẫn có thể hiểu những phần sau.