Cuốn sách “Vật lý linh kiện bán dẫn” là giáo trình đại học/sau đại học dùng để giảng dạy môn chuyển đề “Vật lý linh kiện bán dẫn”, ngành Vật lý, ngành Kỹ thuật điện tử và tin học, và ngành Khoa học vật liệu, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Nội dung của cuốn giáo trình được chia ra thành hai vấn đề trọng tâm, đó là:
- Trình bày một cách tổng quát các quá trình hoạt động của lớp chuyển tiếp p-n và chuyển tiếp kim loại bán dẫn.
- Phân tích trình bày quá trình hoạt động của các thiết bị sử dụng một hoặc nhiều lớp chuyển tiếp p-n hoặc chuyển tiếp kim loại 10 VẬT LÝ LINH KIỆN BÁN DẪN bán dẫn. Đặc biệt, tác giả tập trung vào các thiết bị điốt chỉnh lưu, tranzito lưỡng cực, và tranzito hiệu ứng trường (bao gồm p-n JFET và MOSFET).
Những nội dung này được phân bổ trong tám chương với bố cục chặt chẽ và logic. Ngoại trừ chương 1 và chương 8, mỗi chương trong cuốn giáo trình này sẽ tương ứng với một loại linh kiện bán dẫn. Trong phần đầu của chương, các linh kiện bán dẫn sẽ được mô tả một cách định tính để phân tích nguyên lý hoạt động. Quá trình này giúp người đọc có thể hiểu được cách thức hoạt động của linh kiện bán dẫn mà không cần sử dụng các công thức phức tạp. Các thông số đặc trưng của từng linh kiện bán dẫn cũng sẽ được giới thiệu, thảo luận, và thành lập. Phần cuối chương thường sẽ đưa ra những ứng dụng cụ thể và sơ đồ tương đương của linh kiện bán dẫn trong mạch điện thực tế.
Hơn nữa, người học có thể tham khảo và hiểu hơn về các thiết bị bán dẫn thông qua quá trình giải bài tập. Lưu ý, bài tập trong cuốn giáo trình này đã được xây dựng trên những số liệu thực nghiệm. Ngoài chức năng là một giáo trình giảng dạy trong Khoa Vật lý, Ttrường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, cuốn sách này còn có thể sử dụng làm sách tham khảo để tra cứu một số vấn đề về các thiết bị linh kiện bán dẫn và các tính chất quang điện của vật liệu bán dẫn.
Chương 1 trình bày vắn tắt các khái niệm và tính chất cơ bản của vật liệu bán dẫn, như cấu trúc vùng năng lượng, các quá trình tải điện. Mặc dù, kiến thức trong chương 1 là nền tảng cơ bản để người đọc có thể hiểu được toàn bộ giáo trình, nhưng do thời lượng của môn học, các tính chất của vật liệu bán dẫn chỉ được gói gọn trong khoảng hơn 40 trang. Lưu ý rằng, người đọc có thể hoàn thiện kiến thức về vật liệu bán dẫn thông qua các môn học khác của chương trình đào tạo tại Khoa Vật lý, như “Vật lý bán dẫn” hay “Quang bán dẫn".
Chương 2 và chương 3 giới thiệu chi tiết về cấu tạo, cấu trúc vùng năng lượng và tính chất điện đặc trưng của chuyển tiếp p-n. Đây là phần đặc biệt quan trọng của cuốn giáo trình. Việc nắm bắt tốt nguyên lý hoạt động của chuyển tiếp p-n sẽ giúp người học hiểu được nguyên lý hoạt động của các loại điốt (chương 3) và tranzito lưỡng cực (chương 4), những thiết bị sử dụng một hoặc hai lớp chuyển tiếp p-n. Hai linh kiện bán dẫn điốt chỉnh lưu và tranzito lưỡng cực có một đặc điểm chung là hạt tải không cơ bản đóng vai trò chủ đạo trong quá trình hoạt động của thiết bị.
Chương 6 và chương 7 tập trung trình bày hai thiết bị tranzito hiệu ứng trường là p-n JFET và MOSFET. Khác với điốt và tranzito lưỡng cực, các tranzito hiệu ứng trường sử dụng các hạt tải cơ bản để điều khiển thiết bị. Vì thế, các tranzito hiệu ứng trường còn có một tên gọi khác là tranzito không lưỡng cực, để nhấn mạnh về tầm quan trọng của hạt tải cơ bản. Ngoài ra, hệ tụ MOS, một phần quan trọng trong cấu trúc MOSFET, cũng được thảo luận chi tiết. Mặc dù, hệ tụ MOS không có tính ứng dụng trong thực tế, nhưng việc hiểu được nguyên lý hoạt động của tụ MOS là yêu cầu bắt buộc để người đọc hiểu được nguyên lý hoạt động của MOSFET.
Lưu ý rằng, các chuyển tiếp p-n trong tranzito hiệu ứng trường có thể được thay thế bằng chuyển tiếp kim loại – bán dẫn, một chuyển tiếp chỉnh lưu quan trọng được đề cập chi tiết trong chương 5. Ngoài ra, chương 5 cũng khảo sát điốt Schottky sử dụng chuyển tiếp kim loại – bán dẫn và so sánh khả năng hoạt động của chúng với điốt chỉnh lưu sử dụng chuyển tiếp p-n.
Chương 8 sẽ mô tả vắn tắt các linh kiện bán dẫn hệ thấp chiều. Trong phạm vi của môn học “Vật lý linh kiện bán dẫn”, phần linh kiện bán dẫn hệ thấp chiều chỉ được giới thiệu vắn tắt để người học có thể hình dung được hướng phát triển của linh kiện bán dẫn trong tương lai
