Note: Cover -- Titelseite -- Impressum -- Vorwort -- Vorwort des Übersetzers -- Inhaltsverzeichnis -- Biografien -- Einführung -- Teil I Halbleiterphysik -- 1 Physik und Eigenschaften von Halbleitern - ein Überblick -- 1.1 Einleitung -- 1.2 Kristallstrukturen -- 1.2.1 Primitive Einheitszellen und Kristallebenen -- 1.2.2 Das reziproke Gitter -- 1.3 Energiebänder und Bandlücken -- 1.4 Ladungsträgerkonzentrationen im thermischen Gleichgewicht -- 1.4.1 Ladungsträgerkonzentration und Fermi-Niveau -- 1.4.2 Donatoren und Akzeptoren -- 1.4.3 Berechnung des Fermi-Niveaus -- 1.5 Ladungsträgertransportphänomene -- 1.5.1 Drift und Beweglichkeit -- 1.5.2 Spezifischer Widerstand und Hall-Effekt -- 1.5.3 Transport bei hohen elektrischen Feldern -- 1.5.4 Rekombination, Generation und Ladungsträgerlebensdauer -- 1.5.5 Diffusion -- 1.5.6 Thermionische Emission -- 1.5.7 Tunnelprozesse -- 1.5.8 Raumladungseffekte -- 1.6 Phononen, optische und thermische Eigenschaften -- 1.6.1 Phononenspektren -- 1.6.2 Optische Eigenschaften -- 1.6.3 Thermische Eigenschaften -- 1.7 Heteroübergänge und Nanostrukturen -- 1.8 Halbleitergrundgleichungen und Anwendungsbeispiele -- 1.8.1 Halbleitergrundgleichungen -- 1.8.2 Anwendungsbeispiele -- Teil II Grundstrukturen der Halbleiter-Bauelemente -- 2 p-n-Übergänge -- 2.1 Einleitung -- 2.2 Raumladungszonen -- 2.2.1 Abrupter p-n-Übergang -- 2.2.2 Linearer p-n-Übergang -- 2.2.3 Beliebige Dotierprofile -- 2.3 Strom-Spannungs-Kennlinien -- 2.3.1 Die Shockley-Gleichung -- 2.3.2 Generations- und Rekombinationsprozesse -- 2.3.3 Starke Injektion -- 2.3.4 Diffusionskapazität -- 2.4 p-n-Übergänge im Durchbruchsbereich -- 2.4.1 Thermische Instabilität -- 2.4.2 Tunneleffekt -- 2.4.3 Lawinenmultiplikation -- 2.5 Transientes Verhalten und Rauschen -- 2.5.1 Transientes Verhalten -- 2.5.2 Rauschen -- 2.6 Der p-n-Übergang als Bauelement -- 2.6.1 Gleichrichter. , 2.6.2 Zener-Diode -- 2.6.3 Varistor -- 2.6.4 Varaktor -- 2.6.5 Dioden mit kurzer Erholungszeit -- 2.6.6 Speicherschaltdiode -- 2.6.7 p-i-n-Diode -- 2.7 Heteroübergänge -- 2.7.1 Anisotyper Heteroübergang -- 2.7.2 Isotyper Heteroübergang -- 3 Metall-Halbleiter-Kontakte -- 3.1 Einleitung -- 3.2 Entstehung der Schottky-Barriere -- 3.2.1 Ideale Bedingungen -- 3.2.2 Raumladungszonen -- 3.2.3 Grenzflächenzustände -- 3.2.4 Reduktion der Barrierenhöhe durch Spiegelladungen -- 3.2.5 Beeinflussung der Barrierenhöhe -- 3.3 Transportprozesse -- 3.3.1 Thermionische Emissionstheorie -- 3.3.2 Diffusionstheorie -- 3.3.3 Thermionische Emissions-Diffusions-Theorie -- 3.3.4 Tunnelströme -- 3.3.5 Injektion vom Minoritätsladungsträgern -- 3.3.6 MIS-Tunneldioden -- 3.4 Bestimmung der Barrierenhöhe -- 3.4.1 Strom-Spannungs-Messung -- 3.4.2 Messung der Aktivierungsenergie -- 3.4.3 Kapazitäts-Spannungs-Messungen -- 3.4.4 Photoelektrische Messung -- 3.4.5 Gemessene Barrierenhöhen -- 3.5 Diodenstrukturen -- 3.6 Ohmsche Kontakte -- 4 Metall-Isolator-Halbleiter-Kondensatoren -- 4.1 Einleitung -- 4.2 Idealer MIS-Kondensator -- 4.2.1 Oberflächenraumladungszone -- 4.2.2 Ideale MIS-Kapazitätskurven -- 4.3 Der Silizium-MOS-Kondensator -- 4.3.1 Grenzflächenzustände -- 4.3.2 Bestimmung der Dichte von Grenzflächenzuständen -- 4.3.3 Oxidladungen und Differenz der Austrittsarbeit -- 4.3.4 Dicke der Akkumulations- und Inversionsschicht -- 4.4 Ladungsträgertransport in MOS-Kondensatoren -- 4.4.1 Ladungsträgertransport -- 4.4.2 Nichtgleichgewicht und Lawineneffekte -- 4.4.3 Dielektrischer Zusammenbruch -- Teil III Transistoren -- 5 Bipolartransistoren -- 5.1 Einleitung -- 5.2 Statische Eigenschaften -- 5.2.1 Grundlegende Beziehungen zwischen Strom und Spannung -- 5.2.2 Stromverstärkung -- 5.2.3 Ausgangskennlinien -- 5.2.4 Nicht ideale Effekte -- 5.3 Kompaktmodelle von Bipolartransistoren. , 5.3.1 Das Ebers-Moll-Modell -- 5.3.2 Das Gummel-Poon-Modell -- 5.3.3 Die Modelle MEXTRAM und VBIC -- 5.3.4 Das HICUM und andere Modelle -- 5.4 Mikrowelleneigenschaften -- 5.4.1 Grenzfrequenz -- 5.4.2 Kleinsignalcharakterisierung -- 5.4.3 Schaltverhalten -- 5.4.4 Geometrie und Leistung der Bauelemente -- 5.5 Leistungstransistoren und Logikschaltungen -- 5.5.1 Leistungstransistoren -- 5.5.2 Einfache Logikschaltungen mit Bipolartransistoren -- 5.6 Heterobipolartransistoren -- 5.6.1 Doppelheterobipolartransistor -- 5.6.2 Bipolartransistor mit abgestufter Bandlücke -- 5.6.3 Hot-Electron-Transistor -- 5.7 Selbsterhitzungseffekte -- 6 MOSFETs -- 6.1 Einleitung -- 6.1.1 Der MOSFET-Stammbaum -- 6.1.2 Kategorisierung von Feldeffekttransistoren -- 6.2 Grundlegende Bauteilcharakteristiken -- 6.2.1 Die Inversionsladung im Kanal -- 6.2.2 Strom-Spannungs-Kennlinien -- 6.2.3 Schwellspannung -- 6.2.4 Der Unterschwellenbereich -- 6.2.5 Beweglichkeitsverhalten -- 6.2.6 Temperaturabhängigkeit des MOSFET -- 6.3 Bauelemente mit inhomogener Dotierung und vergrabenem Kanal -- 6.3.1 Das Hoch-Niedrig-Dotierprofil -- 6.3.2 Das Niedrig-Hoch-Dotierprofil -- 6.3.3 Bauelemente mit vergrabenem Kanal -- 6.4 Bauelementeskalierung und Kurzkanaleffekte -- 6.4.1 Skalierung von Bauelementen -- 6.4.2 Ladungsbeitrag von Source und Drain -- 6.4.3 Kanallängenmodulation -- 6.4.4 Draininduzierte Barrierenabsenkung (DIBL) -- 6.4.5 Charakteristische Fluktuationen -- 6.4.6 Lawinendurchbruch und Oxidzuverlässigkeit -- 6.5 MOSFET-Strukturen -- 6.5.1 Dotierprofil des Ladungsträgerkanals -- 6.5.2 Gatestapel -- 6.5.3 Source-Drain-Design -- 6.5.4 SOI und TFT -- 6.5.5 Dreidimensionale Strukturen -- 6.5.6 Leistungs-MOSFETs -- 6.6 Schaltungsanwendungen -- 6.6.1 Kompaktmodelle von MOSFETs -- 6.6.2 Ersatzschaltkreise und Mikrowelleneigenschaften -- 6.6.3 Grundlegende Schaltungsblöcke -- 6.7 NCFET und TFET. , 6.7.1 Feldeffekttransistoren mit negativer Kapazität -- 6.7.2 Tunnelfeldeffekttransistoren -- 6.8 Der Einzelelektronentransistor -- 7 Nicht flüchtige Speicher -- 7.1 Einleitung -- 7.2 Das Konzept des Floating-Gate -- 7.3 Speicherstrukturen -- 7.3.1 Der Floating-Gate-Speicher -- 7.3.2 Der Floating-Trap- oder Charge-Trapping-Speicher -- 7.4 Kompaktmodelle von Floating-Gate-Speicherzellen -- 7.4.1 Das klassische kapazitive Modell -- 7.4.2 Das Ladungsbilanzmodell -- 7.5 Mehrstufige Zellen und dreidimensionale Strukturen -- 7.5.1 Multilevelzellen -- 7.5.2 Dreidimensionale (3-D) Strukturen -- 7.6 Herausforderungen bei der Skalierung -- 7.7 Alternative Speicherstrukturen -- 7.7.1 FeRAM -- 7.7.2 PCRAM -- 7.7.3 ReRAM -- 7.7.4 Magnetisches Spin-Transfer-Torque-RAM (STT-MRAM) -- 8 JFETs, MESFETs und MODFETs -- 8.1 Einleitung -- 8.2 JFET und MESFET -- 8.2.1 I-V-Kennlinien -- 8.2.2 Beliebige Dotierprofile und Bauelemente im Anreicherungsmodus -- 8.2.3 Mikrowelleneigenschaften -- 8.2.4 MESFET-Strukturen -- 8.3 MODFET -- 8.3.1 Grundlegende HEMT-Strukturen -- 8.3.2 I-V-Kennlinien -- 8.3.3 Ersatzschaltkreise und Mikrowellenverhalten -- 8.3.4 Moderne Bauelementestrukturen -- 8.3.5 GaN-HEMTs -- Teil IV Bauelemente mit negativem Widerstand und Leistungsbauelemente -- 9 Tunnelbauelemente -- 9.1 Einleitung -- 9.2 Tunneldioden -- 9.2.1 Tunnelwahrscheinlichkeit und Tunnelstrom -- 9.2.2 Strom-Spannungs-Kennlinien -- 9.2.3 Die Tunneldiode als Oszillator -- 9.3 Verwandte Tunnelbauelemente -- 9.3.1 Die Rückwärtsdiode -- 9.3.2 MIS-Tunnelstrukturen -- 9.3.3 MIS-Schaltdiode -- 9.3.4 MIM-Tunneldiode -- 9.3.5 Der Hot-Electron-Transistor -- 9.4 Resonante Tunneldioden -- 10 IMPATT-Dioden, TE- und RST-Devices -- 10.1 Einleitung -- 10.2 IMPATT-Dioden -- 10.2.1 Elektrische Eigenschaften -- 10.2.2 Leistung, Effizienz und Rauschen -- 10.2.3 Eigenschaften von IMPATT-Dioden. , 10.2.4 BARITT- und TUNNETT-Dioden -- 10.3 Transferred Electron Devices -- 10.3.1 Transferred-Electron-Effekt -- 10.3.2 Eigenschaften und Funktionen von Gunn-Dioden -- 10.4 Real-Space-Transfer Devices -- 10.4.1 Real-Space-Transfer (RST)-Diode -- 10.4.2 Real-Space-Transfer-Transistor -- 11 Thyristoren und Leistungsbauelemente -- 11.1 Einleitung -- 11.2 Thyristorkennlinien -- 11.2.1 Blockierverhalten in Rückwärtsrichtung -- 11.2.2 Blockierverhalten in Vorwärtsrichtung -- 11.2.3 Einschaltmechanismen -- 11.2.4 Leitfähigkeit in Vorwärtsrichtung -- 11.2.5 Statische I-V-Kurven -- 11.2.6 Einschalt- und Ausschaltzeiten -- 11.3 Thyristorvarianten -- 11.3.1 Thyristor mit Gateabschaltung -- 11.3.2 Diac und Triac -- 11.4 Andere Leistungsbauelemente -- 11.4.1 Bipolarer Transistor mit isoliertem Gate -- 11.4.2 Elektrostatischer Influenztransistor -- 11.4.3 Statischer Influenzsthyristor -- Teil V Photonische Bauelemente und Sensoren -- 12 LEDs und Laser -- 12.1 Einleitung -- 12.2 Strahlende Übergänge -- 12.2.1 Emissionsspektren -- 12.2.2 Methoden der Anregung -- 12.3 Lichtemittierende Dioden (LEDs) -- 12.3.1 LED-Strukturen -- 12.3.2 Materialauswahl -- 12.3.3 Definitionen der Wirkungsgrade -- 12.3.4 Weißlicht-LEDs -- 12.3.5 Frequenzgang -- 12.4 Laserphysik -- 12.4.1 Stimulierte Emission und Besetzungsinversion -- 12.4.2 Optischer Resonator und optische Verstärkung -- 12.4.3 Wellenleiter -- 12.5 Laserbetrieb -- 12.5.1 Lasermaterialien und Laserstrukturen -- 12.5.2 Schwellstrom -- 12.5.3 Emissionsspektren und Wirkungsgrade -- 12.5.4 Fernfeldmuster -- 12.5.5 Einschaltverzögerung und Modulationsverhalten -- 12.5.6 Wellenlängenabstimmung -- 12.5.7 Alterungsprozesse in Halbleiterlasern -- 12.6 Spezielle Laser -- 12.6.1 Quantentopf-, Quantendraht- und Quantenpunktlaser -- 12.6.2 Oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator (VCSEL) -- 12.6.3 Quantenkaskadenlaser. , 12.6.4 Optischer Halbleiterverstärker.