実践ゼミナール 半導体の基礎強化書

概 要

これからの日本半導体産業を支える新人エンジニア向けに、半導体を基礎から学べる独習書です。本書ではシリコン半導体、とりわけMOSデバイスの背景から動作原理、MOS LSIの初歩までを独学できるように解説。各章ごとに演習問題も用意し、問題解答を読むことでさらに理解を深めます。また、半導体産業の最前線でエンジニアとして活躍していた著者の面白い経験談などをコラム形式で掲載。これから日本の半導体産業を担う、工業高校、高専、大学の学生、そして半導体産業に関わる新社会人におすすめします。

著者 佐藤淳一
価格 本体2600円(税別)
ISBN 978-4-7980-2829-3
発売日 2011/1/28
判型 A5
色数 2色
ページ数 336
CD/DVD
対象読者 初級
シリーズ
表紙イメージ
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目次

第1章 真空管から固体エレクトロニクスの世界へ

1-1 電子の発見

・電子の発見

1-2 電子デバイスの試み

・熱電子放出

1-3 真空中の電子の運動

・電子の質量

1-4 真空管デバイスの登場

・エジソン効果

1-5 二極真空管の動作

・二極真空管の整流作用

1-6 三極真空管の動作

・三極真空管

1-7 真空管から固体エレクトロニクスへ

・トランジスタ発明への道

Coffee Break

演習問題

第2章 シリコン単結晶とその中の電子のエネルギーを理解する

2-1 シリコン単結晶とは?

2-1-1 シリコン単結晶の作製法

2-1-2 実際のシリコンウェーハの使用法

2-2 シリコン単結晶の単位胞とダイヤモンド構造

2-2-1 単結晶とは?

2-2-2 シリコンとは?

2-2-3 シリコン単結晶の単位胞とダイヤモンド構造

2-3 結晶面とミラー指数

・シリコンの結晶面

2-4 価電子による結合

・シリコンの電子構造

2-5 シリコン中の電子のエネルギーとエネルギーバンド

2-5-1 物理的法則性を知る①

2-5-2 物理的法則性を知る②

2-6 シリコン中の電子のエネルギーバンドで見た半導体とは?

・エネルギーバンド

2-7 有効質量について

・有効質量

Coffee Break

演習問題

第3章 シリコン半導体の固体物性の理解

3-1 電子の存在確率―フェルミ-ディラック(Fermi-Dirac)分布

3-1-1 フェルミ-ディラック分布

3-1-2 状態密度関数

3-2 真性キャリア密度

3-2-1 真性キャリア密度とは?

3-2-2 キャリア密度の求め方

3-2-3 質量作用の法則

3-3 真性半導体と外因性半導体

3-3-1 不純物添加の意味

3-3-2 外因性半導体のエネルギーレベルとキャリア密度

3-4 キャリアの注入とその密度

3-4-1 平衡状態と非平衡状態

3-4-2 キャリアの注入

3-4-3 キャリアの再結合

3-5 非縮退半導体と縮退半導体

・バンド狭化現象

3-6 半導体中のキャリアの移動

3-6-1 キャリアのドリフト

3-6-2 ドリフト速度

3-7 拡散電流

・拡散とは?

3-8 電流連続の式

・伝導電流

3-9 ホール効果

・半導体中のキャリアの流れ

Coffee Break

演習問題

第4章 p-n接合の理解

4-1 p型半導体とn型半導体の実際

・工業的に見たp型半導体、n型半導体

4-2 p-n接合の作り方

・不純物を注入する

4-3 熱平衡状態でのp-n接合

・エネルギーバンド図

4-4 空乏層領域とそのC-V特性

4-4-1 順方向、逆方向のバイアス印加

4-4-2 キャリア密度から見たp-n接合

4-4-3 空間電荷層の容量

4-5 電流-電圧特性とは?

4-5-1 電流-電圧特性とは?

4-5-2 空間電荷層の形成①

4-5-3 空間電荷層の形成②

4-6 p-n接合の降伏現象

・アバランシェ降伏とツェナー降伏

4-7 ショットキー接合

4-7-1 仕事関数

4-7-2 ショットキー障壁(バリア)

4-8 ショットキーバリアダイオード

・ショットキーバリア

4-9 オーミック接合

・オーミック接合とは?

4-10 トンネルダイオード

・トンネルダイオードとは?

Coffee Break

演習問題

第5章 MOSダイオードの理解

5-1 シリコン表面、熱酸化膜との界面

5-1-1 シリコン表面の電子状態

5-1-2 SiO2/Si界面の電子状態

5-1-3 キャリアに与える影響

5-2 MOS基本構造

・MOS容量

5-3 MOS構造のエネルギーバンド

・理想的なMOS構造

5-4 空乏層・反転層を数式で追いかける

・数式による空乏層の理解

5-5 キャリア密度から見た空乏層と反転層

・表面ポテンシャルとフェルミポテンシャルφFの関係

5-6 閾値電圧

・閾値電圧とは?

5-7 MOS容量のC-V特性

5-7-1 C-V特性を数式で見る

5-7-2 グラフで見たC-V特性

5-8 フラットバンド電圧

・VFB

5-9 シリコン熱酸化膜のQC管理

・シリコン熱酸化膜の品質が重要

Coffee Break

演習問題

第6章 MOSトランジスタを理解する

6-1 MOSトランジスタ構造

・MOS構造とチャネル

6-2 MOSトランジスタの動作とその基本特性

6-2-1 MOS電界効果によるMOSトランジスタの動作

6-2-2 グラジュアル近似による数式的解析

6-3 閾値電圧とその他の特性

6-3-1 チャネルコンダクタンス

6-3-2 閾値電圧の求め方

6-3-3 チャネルドーピング

6-4 サブスレショルド特性

・サブスレショルド特性とは?

6-5 色々なMOSトランジスタとその基本特性

6-5-1 nチャネルとpチャネル

6-5-2 エンハンスメント型とディプレッション型

6-6 MOSトランジスタの課題

6-6-1 微細化とショートチャネル効果

6-6-2 スタンバイリーク電流

6-6-3 ホットエレクトロン

6-7 薄膜トランジスタ(TFT)について

6-7-1 TFTの構造と原理

6-7-2 MOSトランジスタとの違い

6-8 バイポーラトランジスタの原理と基本特性

6-8-1 なぜバイポーラトランジスタに触れるのか?

6-8-2 寄生バイポーラトランジスタ

6-9 パワーMOSトランジスタの概要

6-9-1 VMOS

6-9-2 IGBT

6-10 SOI型MOSトランジスタ

6-10-1 SOIの必要性

6-10-2 SOIの種類

6-11 先端MOSトランジスタの動向と課題

6-11-1 微細化はどこまで進むのか?

6-11-2 MOSトランジスタの方向性は? 微細化は?

Coffee Break

演習問題

第7章 基本CMOSゲートを理解する

7-1 何ゆえCMOSか?

・省電力化を目指す

7-2 CMOSとラッ・アップ

・ラッ・アップとは?

7-3 デジタル回路と二進法

・二進法の考え方

7-4 デジタル回路とCMOS

7-4-1 デジタル回路とは?

7-4-2 ブール(Boole)代数

7-5 ロジック回路の基礎

7-5-1 NOT(否定)ゲート

7-5-2 AND/NAND(積)ゲート

7-5-3 OR/NOR(和)ゲート

7-5-4 フリップフロップ(flip-flop)

7-5-5 BCDデコーダ

7-5-6 正論理と負論理

7-6 CMOS基本ゲートのインバータ動作

7-6-1 インバータゲート

7-6-2 CMOSを使用しないインバータゲート

7-6-3 インバータゲートの応用

7-7 CMOS基本ゲートのNAND回路とNOR回路

7-7-1 NAND回路

7-7-2 NOR回路

7-8 CMOS基本ゲートの構造とプロセス

・CMOSインバータの構造

7-9 BiCMOSの概要

・BiCMOSの概要

Coffee Break

演習問題

第8章 CMOS LSIへの入り口

8-1 LSI入門

8-1-1 LSIとは?

8-1-2 LSIの分類

8-2 ロジックLSIの種類と応用

8-2-1 ロジックLSIの種類

8-2-2 汎用ロジックLSI

8-2-3 専用ロジックLSI

8-2-4 CMOS基本ゲートとロジックLSI

8-3 メモリLSIの種類と動作の原理

8-3-1 シリコン半導体メモリの分類

8-3-2 DRAMの動作原理

8-3-3 SRAMの動作原理

8-3-4 フラッシュメモリの動作原理

8-3-5 MOSメモリの今後

8-3-6 新規メモリ

8-4 システムLSIとは?

・システムLSIの背景

8-5 今後の先端LSIの動向

8-5-1 微細化路線

8-5-2 他デバイスとのシステム化路線

8-5-3 SiP(システム・イン・パッケージ)化路線

8-5-4 三次元化路線

Coffee Break

演習問題

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