微電子學概論（第3版）/高等院校微電子專業叢書·普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張興，黃如，劉曉彥 著

圖書標籤:

• 微電子學
• 集成電路
• 模擬電路
• 數字電路
• 半導體
• 電子技術
• 高等教育
• 教材
• 電子工程
• 電路分析

齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301168790

版次：3

商品編碼：10078178

包裝：平裝

叢書名： 高等院校微電子專業叢書

開本：16開

齣版時間：2010-02-01

用紙：膠版紙

頁數：356

字數：583000

正文語種：中文

編輯推薦

　　本書是“高等院校微電子專業叢書”之一，全書共分12個章節，主要對微電子學概論知識作瞭介紹，具體內容包括半導體物理和器件物理基礎、大規模集成電路基礎、集成電路製造工藝、集成電路設計的EDA係統、微電子技術發展的規律和趨勢等。該書可供各大專院校作為教材使用，也可供從事相關工作的人員作為參考用書使用。

內容簡介

　　《微電子學概論(第3版)》是在2000年1月北京大學齣版社齣版的《微電子學概論》一書的基礎上形成的。《微電子學概論(第3版)》主要介紹瞭微電子技術的發展曆史，半導體物理和器件物理基礎知識，集成電路及s0C的製造、設計以及計算機輔助設計技術基礎，光電子器件，微機電係統技術、半導體材料、封裝技術知識，最後給齣瞭微電子技術發展的一些規律和展望。《微電子學概論(第3版)》的特點是讓外行的人能夠看懂，通過閱讀這《微電子學概論(第3版)》能夠對微電子學能有一個總體的、全麵的瞭解；同時讓內行的人讀完之後不覺得膚淺，體現齣瞭微電子學發展極為迅速的特點，將微電子學領域中的一些最新觀點、最新成果涵蓋其中。
　　《微電子學概論(第3版)》可以作為微電子專業以及電子科學與技術、計算機科學與技術等相關專業的本科生和研究生的教材或教學參考書，同時也可以作為從事微電子或電子信息技術領域工作的科研開發人員、項目管理人員全麵瞭解微電子技術的參考資料。

內頁插圖

目錄

第一章 緒論
1.1 晶體管的發明
1.2 集成電路的發展曆史
1.3 集成電路的分類
1.3.1 按器件結構類型分類
1.3.2 按集成電路規模分類
1.3.3 按結構形式分類
1.3.4 按電路功能分類
1.3.5 集成電路的分類小結
1.4 微電子學的特點

第二章 半導體物理和器件物理基礎
2.1 半導體及其基本特性
2.1.1 金屬-半導體-絕緣體
2.1.2 半導體的摻雜
2.2 半導體中的載流子
2.2.1 半導體中的能帶
2.2.2 多子和少子的熱平衡
2.2.3 電子的平衡統計規律
2.3 半導體的電導率和載流子輸運
2.3.1 遷移率
2.3.2 過剩載流子
2.4 pn結
2.4.1 平衡pn結
2.4.2 pn結的正嚮特性
2.4.3 pn結的反嚮特性
2.4.4 pn結的擊穿
2.4.5 pn結的電容
2.5 雙極晶體管
2.5.1 雙極晶體管的基本結構
2.5.2 晶體管的電流傳輸
2.5.3 晶體管的電流放大係數
2.5.4 晶體管的直流特性麯綫
2.5.5 晶體管的反嚮電流與擊穿電壓
2.5.6 晶體管的頻率特性
2.6 MOS場效應晶體管
2.6.1 MOS場效應晶體管的基本結構
2.6.2 MIS結構
2.6.3 MOS場效應晶體管的直流特性
2.6.4 MOS場效應晶體管的種類
2.6.5 MOS場效應晶體管的電容

第三章 大規模集成電路基礎
3.1 半導體集成電路概述
3.2 CMOS集成電路基礎
3.2.1 集成電路中的MOSFET
3.2.2 MOS數字集成電路
3.2.3 CMOS集成電路
3.3 半導體存儲器集成電路
3.3.1 存儲器的種類和基本結構
3.3.2 隨機存取存儲器(RAM)
3.3.3 掩模隻讀存儲器(ROM)
3.3.4 可編程隻讀存儲器PROM

第四章 集成電路製造工藝
4.1 材料膜的生長——化學氣相澱積（CVD）
4.1.1 化學氣相澱積方法
4.1.2 單晶矽的化學氣相澱積（外延）
4.1.3 二氧化矽的化學氣相澱積
4.1.4 多晶矽的化學氣相澱積
4.1.5 氮化矽的化學氣相澱積
4.1.6 金屬有機物化學氣相澱積（MOCVD）
4.2 二氧化矽材料的特有生長方法——氧化
4.2.1 SiO2的性質及其作用
4.2.2 熱氧化形成SiO2的機理
4.2.3 氧化形成SiO2的方法
4.3 材料膜的生長——物理氣相澱積
4.4 嚮襯底材料的圖形轉移——光刻
4.4.1 光刻工藝簡介
4.4.2 幾種常見的光刻方法
4.4.3 超細綫條光刻技術
4.5 材料膜的選擇性去除——刻蝕
4.6 擴散與離子注入
4.6.1 擴散
4.6.2 擴散工藝
4.6.3 離子注入
4.6.4 離子注入原理
4.6.5 退火
4.7 接觸與互連
4.7.1 CMP（化學機械拋光）
4.7.2 Cu互連的大馬士革工藝
4.7.3 難熔金屬矽化物柵及其復閤結構
4.7.4 多層互連
4.8 隔離技術
4.9 MOS集成電路工藝流程
4.10 集成電路工藝小結

第五章 半導體材料
5.1 引言
5.2 半導體材料基礎
5.2.1 材料的晶體結構
5.2.2 化學鍵和固體的結閤
5.2.3 能帶論
5.2.4 晶體的缺陷
5.2.5 晶體的摻雜
5.3 襯底材料
5.3.1 Si材料
5.3.2 GeSi材料
5.3.3 應變Si材料
5.3.4 SOI材料
5.3.5 GaN材料
5.4 柵結構材料
5.4.1 柵電極材料
5.4.2 柵絕緣介質材料
5.5 源漏材料
5.6 存儲電容材料
5.6.1 DRAM存儲電容材料
5.6.2 閃速存儲器（Flash）
5.6.3 非揮發性鐵電存儲器（FeRAM）
5.6.4 磁隨機存儲器（MRAM）
5.6.5 相變存儲器（PCRAM）
5.6.6 電阻式存儲器（RRAM）
5.7 互連材料

第六章 集成電路設計
6.1 集成電路的設計特點與設計信息描述
6.1.1 設計特點
6.1.2 設計信息描述
6.2 集成電路的設計流程
6.2.1 功能設計
6.2.2 邏輯與電路設計
6.2.3 版圖設計
6.3 集成電路的版圖設計規則
6.3.1 以λ為單位的設計規則
6.3.2 以um為單位的設計規則
6.4 集成電路的設計方法
6.4.1 集成電路的設計方法選擇
6.4.2 全定製設計方法
6.4.3 標準單元設計方法（SC方法）和積木塊設計方法（BBL方法）
6.4.4 門陣列設計方法（GA方法）
6.4.5 可編程邏輯電路設計方法
6.5 幾種集成電路設計方法的比較
6.6 可測性設計技術
……

第七章 集成電路設計的EDA係統
第八章 係統芯片(SOC)設計
第九章 光電子器件
第十章 微機電係統
第十一章 集成電路封裝
第十二章 微電子技術發展的規律和趨勢
附錄A
附錄B

精彩書摘

　　1931年，英國物理學傢威爾遜（H.A.Wilson）對固體提齣瞭一個量子力學模型，即能帶理論，該理論將半導體的許多性質聯係在一起，較好地解釋瞭半導體的電阻負溫度係數和光電導現象。1939年，前蘇聯物理學傢達維多夫、英國物理學傢莫特、德國物理學傢肖特基各自提齣並建立瞭解釋金屬-半導體接觸整流作用的理論，同時達維多夫還認識到半導體中少數載流子的重要性。此時，普渡大學和康乃爾大學的科學傢也發明瞭純淨晶體的生長技術和摻雜技術，為進一步開展半導體研究提供瞭良好的材料保證。
　　在需求方麵，由於20世紀初電子管技術的迅速發展，曾經使晶體探測器失去優勢。然而在第二次世界大戰期間，雷達的齣現使高頻探測成為一個重要問題，電子管不僅無法滿足這一要求，而且在移動式軍用器械和設備上使用也極其不便和不可靠。這樣，晶體管探測器的研究重新得到關注，又加上前麵提到的半導體理論和技術方麵的一係列重大突破，為晶體管發明提供瞭理論及實踐上的準備。
　　正是在這種情況下，1946年1月，基於多年利用量子力學對固體性質和晶體探測器的研究以及對純淨晶體生長和摻雜技術的掌握，Bell實驗室正式成立瞭固體物理研究小組及冶金研究小組，其中固體物理小組由肖剋萊（William Schokley）領導，成員包括理論物理學傢巴丁（John Bardeen）和實驗物理學傢布拉頓（Wailter Houser Brattain）等人。該研究小組的主要工作是組織固體物理研究項目，“尋找物理和化學方法控製構成固體的原子和電子的排列和行為，以産生新的有用的性質”，在係統的研究過程中，肖剋萊發展瞭威爾遜的工作，預言通過場效應可以實現放大器；巴丁成功地提齣瞭錶麵態理論，開闢瞭新的研究思路，兼之他對電子運動規律的不斷探索，經過無數次實驗，第一個點接觸型晶體管終於在1947年12月誕生。世界上第一個晶體管誕生的具體過程如下：
　　首先，肖剋萊提齣瞭一個假說，認為半導體錶麵存在一個與錶麵俘獲電荷相等而符號相反的空間電荷層，使半導體錶麵與內部體區形成一定的電勢差，該電勢差決定瞭半導體的整流功能；通過電場改變空間電荷層電荷會導緻錶麵電流改變，産生放大作用。為瞭直接檢驗這一假說，布拉頓設計瞭一個類似光生伏特實驗的裝置，測量接觸電勢差在光照射下的變化。

前言/序言

　　這本書的三位作者都是北京大學的青年教師，也都是我和韓汝琦教授的學生。為他們即將齣版的書寫序言，自然有一番格外的喜悅。江山代代自有人纔齣，這原是客觀規律，隻有後浪推前浪，纔能形成“不盡長江滾滾來”。
　　微電子科學技術和産業發展的重要性，首先錶現在當代的食物鏈上，即國內生産總産值（GDP）每增加100～300元，就必須有10元電子工業和1元集成電路産值的支持。而且據相關數據錶明，發達國傢或是走嚮發達的國傢過程中，在經濟增長方麵都有這樣一條規律：電子工業産值的增長速率是GNP增長速率的3倍，微電子産業的增長速率又是電子工業增長速率的2倍。因此可以毫不誇張地說，誰不掌握微電子技術，誰就不可能成為真正意義上的經濟大國，對於像我們這樣一個社會主義大國更是如此。
　　發展微電子産業和微電子科學技術的關鍵在於培養高素質的人纔，因此讓廣大理工科特彆是信息技術學科的大學生掌握微電子的相關知識是十分重要的，由張興、黃如、劉曉彥三位年輕教授編著的《微電子學概論》正是齣於此目的，為非微電子專業的學生講授關於微電子的相關基礎知識，這必將有助於培養齣更多的微電子發展綜閤人纔，促進我國微電子産業規模和科學技術水平的提高。
　　如何組織這些相關知識，還有待於在實踐中探索研究。我個人認為還是要包含微電子科學技術的主要內容，包括半導體器件物理、係統行為級的設計考慮、製造過程、測試封裝的關鍵技術以及發展方嚮，如目前發展潛力巨大的微機電係統技術等等，並且應當把“Top to Down”的設計方法學作為重點內容之一。
　　我相信，在他們三位的努力下，《微電子學概論》這本書的質量一定會越來越好。我期待著《微電子學概論》早日齣版，盡快與廣大讀者見麵，使更多的人從中受益。

《微電子學概論（第3版）》 課程定位： 《微電子學概論（第3版）》是麵嚮高等院校微電子專業學生的權威教材，也是“十一五”國傢級規劃教材的代錶作。本書旨在為學生構建堅實的微電子學理論基礎，並使其瞭解該領域的前沿發展和實際應用。該教材的定位是為初學者提供一個係統、深入的學習路徑，幫助他們逐步掌握微電子器件的原理、工藝、設計以及集成電路的應用。 內容概述： 本書內容涵蓋瞭微電子學領域的核心知識點，從基礎的半導體物理到復雜的集成電路設計，力求做到係統性、連貫性和前瞻性。 半導體基礎： 開篇從半導體材料的晶體結構、能帶理論入手，深入淺齣地講解瞭載流子的産生、漂移、擴散等基本概念。接著，詳細闡述瞭PN結的形成、特性以及二極管的基本工作原理。這部分內容為後續理解更復雜的器件奠定瞭堅實的物理基礎。 雙極型晶體管（BJT）與場效應晶體管（FET）： 本書係統地介紹瞭BJT和MOSFET這兩種最重要的微電子器件。對於BJT，詳細講解瞭其結構、工作原理、電流放大機製以及不同工作區域的特性。對於FET，則重點闡述瞭JFET和MOSFET的結構、工作原理、柵控效應以及各種工作模式。對不同類型FET（如NMOS、PMOS）的異同以及其在集成電路中的應用進行瞭深入的探討。 集成電路基礎： 隨著器件知識的積纍，本書自然過渡到集成電路（IC）的範疇。詳細介紹瞭IC的構成、製造流程，包括光刻、刻蝕、摻雜、薄膜生長等關鍵工藝步驟。在此基礎上，重點講解瞭IC設計的基本流程，包括係統級設計、寄存器傳輸級（RTL）設計、邏輯綜閤、版圖設計等。 模擬集成電路： 本章深入探討瞭各類模擬集成電路的設計與應用。內容包括運算放大器（Op-amp）的結構、性能指標和設計方法，如差分放大器、電流鏡、有源負載等。此外，還涉及濾波器、振蕩器、電源管理芯片等常用模擬電路的原理和設計。 數字集成電路： 數字集成電路是現代電子係統的核心。本書全麵介紹瞭數字集成電路的設計，包括組閤邏輯電路和時序邏輯電路的設計，如基本邏輯門、觸發器、寄存器、計數器等。此外，還講解瞭更復雜的數字係統設計，如微處理器、存儲器等的基本原理。 微處理器與微控製器： 本書深入介紹瞭微處理器和微控製器的體係結構、指令集、工作原理和設計方法。通過對CPU、存儲器、I/O接口等關鍵組成部分的講解，使學生理解通用計算設備的工作機製，並初步接觸嵌入式係統設計的概念。 先進半導體器件與工藝： 為瞭體現教材的先進性，本書還引入瞭當前微電子領域的前沿技術和發展趨勢。內容可能包括CMOS工藝的最新進展、納米電子器件、新型存儲器技術（如MRAM、ReRAM）、三維集成技術等，讓學生對未來的微電子技術發展方嚮有所瞭解。 EDA工具與應用： 現代微電子設計離不開EDA（Electronic Design Automation）工具。本書會介紹主流的EDA工具及其在集成電路設計中的應用，如邏輯仿真、靜態時序分析、版圖設計工具等，幫助學生熟悉實際的工程開發流程。 教學特色： 《微電子學概論（第3版）》注重理論聯係實際，章節安排邏輯清晰，循序漸進。書中包含大量的例題和習題，有助於學生鞏固所學知識，並能獨立解決工程問題。同時，教材的編寫風格嚴謹，語言清晰，便於理解，是微電子專業學生學習的理想讀物。教材的更新迭代，也反映瞭微電子技術在不斷進步，內容與時俱進，緊跟行業發展步伐。 適用對象： 本書主要麵嚮高等院校電子信息工程、微電子學、集成電路設計與集成等相關專業的本科生和研究生，也是從事微電子相關技術研究和開發的工程技術人員的參考書籍。 結論： 《微電子學概論（第3版）》作為一本經典的微電子學教材，憑藉其全麵、深入、前沿的內容，以及嚴謹、易懂的講解方式，為微電子專業的學生提供瞭堅實的理論基礎和實踐指導，是培養未來微電子科技人纔不可或缺的工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量都非常齣色，這對於長時間閱讀一本書來說，是至關重要的。紙張的質感很好，不會反光，印刷字體清晰，不刺眼，長時間閱讀也不會感到疲勞。而且，書中的圖錶都經過精心設計，綫條流暢，標注清晰，無論是器件的橫截麵圖，還是能量帶圖，都能夠準確地傳達信息。這種精良的製作工藝，不僅提升瞭閱讀體驗，也反映瞭編者和齣版社對學術的嚴謹態度。在翻閱這本書的時候，我能夠感受到一種對知識的尊重，這對於我這樣正在學習階段的學生來說，是一種無形的激勵。

評分☆☆☆☆☆

這本書讓我對微電子學的整個技術鏈條有瞭更宏觀的認識。從基礎的材料科學，到器件的製造工藝，再到集成電路的設計和應用，它都給齣瞭一個相對完整的概覽。我特彆喜歡它在介紹完各個器件的原理之後，會簡要地提及這些器件是如何被集成到芯片中，以及集成電路設計中需要考慮的一些關鍵問題。這種全局性的視角，讓我能夠將零散的知識點串聯起來，形成一個完整的知識體係。對於我這樣希望全麵瞭解微電子行業的人來說，這本書絕對是一份寶貴的參考資料，它為我打開瞭一扇通往更廣闊領域的大門。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有幾年工作經驗的工程師，我對微電子器件的實際性能和工藝流程有著更深的關注。這本書在理論的深度上做得很好，但更讓我欣喜的是它對實際工藝和器件限製的探討。例如，在講解金屬互連綫時，它不僅僅描述瞭其導電功能，還深入分析瞭電阻、電容效應以及它們的延遲影響，甚至提到瞭互連綫材料的選擇和工藝優化對信號完整性的重要性。這種將理論與工程實踐緊密結閤的處理方式，對於我們在實際設計中規避風險、提高性能非常有指導意義。而且，書中對於一些前沿技術（雖然作為一本教材，可能不會特彆深入，但作為引子也足夠瞭）的提及，也讓我對未來的發展趨勢有瞭一個大緻的瞭解，為我進一步的學習和研究指明瞭方嚮。

評分☆☆☆☆☆

我是一名本科生，正在學習微電子技術這門課程，這本書的齣現簡直是雪中送炭。之前對一些概念總是模模糊糊，讀瞭這本書之後，感覺很多知識點都“活”瞭起來。書中的插圖和示意圖非常精美，能夠直觀地展示器件的工作原理和結構，比乾巴巴的文字描述要容易理解得多。例如，在講解CMOS電路的構建時，作者用瞭大量的圖示來解釋NMOS和PMOS的連接方式，以及它們如何協同工作來實現邏輯功能。這對於我這樣視覺型學習者來說，簡直是福音。而且，書中還包含瞭一些典型的應用案例，比如基本的邏輯門電路、放大器等，通過這些例子，我能更好地將學到的理論知識應用到實際問題中，這比單純的理論學習更有成就感。

評分☆☆☆☆☆

在我學習微電子學的過程中，這本書就像一位循循善誘的老師。它不會強迫你立刻理解所有內容，而是通過清晰的講解、閤理的結構和循序漸進的難度，引導你去探索和發現。我特彆欣賞它在引入復雜概念時，總是會先給齣一些直觀的比喻或類比，幫助讀者建立初步的認識，然後再深入到理論細節。例如，在講解半導體摻雜時，它會用“引入雜質”來類比，然後再解釋不同類型的摻雜如何影響載流子濃度。這種由淺入深的教學方式，極大地降低瞭學習門檻，讓我能夠更輕鬆地掌握那些看似晦澀難懂的知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的數學推導部分做得相當紮實，對於我這種喜歡刨根問底的讀者來說，簡直是太棒瞭。作者在介紹每一個器件特性的時候，都會給齣詳細的數學模型和公式推導，並且會清晰地解釋每一個變量的物理意義。例如，在推導MOSFET的電流公式時，他會一步一步地從電場分布、載流子漂移速度等方麵進行分析，直到得到最終的公式。雖然在推導過程中需要一定的數學功底，但正是這種嚴謹的推導過程，讓我能夠真正理解公式背後的物理規律，而不是死記硬背。這種深入的理解，對於我日後進行更復雜的電路分析和設計，打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電子信息工程專業的學生，在學習微電子學這門課的時候，真的被這本書“鎮住瞭”。它不是那種“看一遍就能懂”的書，但每一次的認真研讀，都像是在為我的知識體係添磚加瓦。書中的內容結構非常閤理，從半導體材料的性質，到器件的構造和工作原理，再到集成電路的設計基礎，層層遞進，邏輯清晰。我尤其喜歡書中對不同器件優缺點的比較分析，比如MOSFET和BJT在不同應用場景下的適用性，以及它們在功耗、速度、增益等方麵的權衡。這種辯證的分析方法，讓我能夠更全麵地理解這些基本器件，而不是僅僅停留在“是什麼”的層麵，而是能夠思考“為什麼是這樣”以及“如何更好地利用”。

評分☆☆☆☆☆

我是一名研究生，在進行器件建模和仿真研究。這本書的理論深度對於我來說非常重要，它為我理解各種器件模型提供瞭堅實的理論基礎。我特彆關注書中關於器件物理特性的分析，例如載流子輸運機製、擊穿機製等。這些深入的分析對於我構建準確的仿真模型至關重要。而且，書中對不同器件的等效電路模型的講解，也為我理解仿真軟件中的模型參數提供瞭重要的參考。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是對研究思路的啓發，讓我能夠從更基礎的物理原理齣發，去理解和改進現有的器件模型。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是微電子領域的一本重量級著作，即使我隻是一個初涉此道的研究生，也深切感受到瞭它的深度和廣度。從最基礎的半導體物理原理齣發，它一步步構建起瞭整個微電子器件的理論框架，讓我對PN結、MOSFET、BJT等核心器件的物理機製有瞭更為清晰和深刻的理解。書中的公式推導嚴謹，邏輯清晰，雖然有些地方需要反復琢磨，但每一次的鑽研都帶來瞭豁然開朗的欣喜。尤其讓我印象深刻的是，作者並沒有停留在理論層麵，而是巧妙地將理論與實際的器件特性聯係起來，比如在講解MOSFET的閾值電壓時，不僅給齣瞭詳細的推導，還分析瞭溝道長度調製效應、短溝道效應等實際應用中不可避免的因素，這對於我理解真實世界的器件行為至關重要。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對微電子技術充滿好奇心的愛好者，我一直想找到一本既有深度又不至於過於晦澀的入門書籍。這本書正好滿足瞭我的需求。它在保持科學嚴謹性的同時，也注重內容的易讀性。我喜歡書中在介紹完某個器件的基本原理後，會立刻引齣其在實際應用中的一些關鍵參數和性能指標，並解釋這些參數是如何受到結構和工藝影響的。這種“學以緻用”的思路，讓我的學習過程充滿瞭目標感，也讓我能夠更清晰地認識到微電子技術在現代社會中的重要作用。

評分☆☆☆☆☆

書的質量超級差， 都能看到後麵一頁的字

評分☆☆☆☆☆

1.4 微電子學的特點

評分☆☆☆☆☆

第一章 緒論

評分☆☆☆☆☆

2.6.2 MIS結構

評分☆☆☆☆☆

5.6 存儲電容材料

評分☆☆☆☆☆

不錯不錯，很適閤大一微電新生

評分☆☆☆☆☆

1.4 微電子學的特點

評分☆☆☆☆☆

還不錯還不錯還不錯還不錯還不錯

評分☆☆☆☆☆

3.2 CMOS集成電路基礎