微電子學導論(英文版) 9787030397751 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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趙策洲，方舟，陸騏峰 著

圖書標籤:

• 微電子學
• 集成電路
• 電子學
• 半導體
• 電路分析
• 模擬電路
• 數字電路
• 器件物理
• 科學齣版社
• 教材

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030397751

商品編碼：29220452833

包裝：平裝

齣版時間：2014-01-01

基本信息

書名：微電子學導論(英文版)

定價：69.00元

作者：趙策洲,方舟,陸騏峰

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2014-01-01

ISBN：9787030397751

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《微電子學導論（英文版）》講述瞭半導體材料、半導體器件、微電子工藝及製造、以及IC設計等的基礎和基本知識。《微電子學導論（英文版）》力圖以比較淺顯易懂的方式來介紹半導體物理和器件的基礎知識，介紹瞭微電子製造的基本工藝知識和半導體器件，如IC電阻、二極管、MOSFETs和雙極晶體管的工藝流程，也介紹瞭簡單MOS數字集成電路和模擬集成電路的概論、電路分析和版圖設計。

目錄

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PrefaceChapter 1 Introduction 1.1 History of semiconductor devices and ICs 1.2 Moore's Law--transistor scaling 1.3 Die yield and die cost ReferencesChapter 2 Semiconductor material fundamentals 2.1 Atomic structures 2.1.1 Elements and element periodic table 2.1.2 Bohr's theory--orbits 2.1.3 Distribution of electrons--valence electrons 2.1.4 Chemical bonds 2.2 Crystal structures 2.2.1 General material structures 2.2.2 Crystallography--diamond structure and zinc blende structure 2.2.3 Crystallographic notation 2.2.4 Bohr's theory--energy level and energy band 2.3 Energy band theory 2.3.1 Insulator, semiconductor and conductor 2.3.2 Electrons and holes 2.3.3 Generation and rebination 2.4 Doping of semiconductors 2.4.1 Doping elements 2.4.2 Doping: n-type 2.4.3 Doping: p-type 2.4.4 Counter doping 2.5 Carriers distribution 2.5.1 Fermi function and Fermi level 2.5.2 Density of states 2.5.3 Electron and hole concentrations 2.6 Carrier drift and diffusion 2.6.1 Carrier scattering 2.6.2 Carrier drift--drift currents and mobility 2.6.3 Electric field and energy band bending 2.6.4 Carrier diffusion--diffusion currents and Einstein relation ReferencesChapter 3 Semiconductor device fundamentals 3.1 PN junction 3.1.1 Formation of depletion region 3.1.2 Built-in potential 3.1.3 Distribution of electric field and electric potential 3.1.4 Effect of applied voltage 3.1.5 Depletion capacitance 3.2 Metal-semiconductor contacts and MOS capacitors 3.2.1 Schottky diode and Ohmic contact 3.2.2 MOS capacitance and measurement 3.2.3 MOS energy band diagram 3.2.4 Capacitance--voltage characteristics 3.3 MOSFETs 3.3.1 Current--voltage characteristics 3.3.2 Types and circuit symbols of MOSFETs 3.3.3 Switch model of MOSFETs 3.4 Bipolar junction transistors 3.4.1 PN junction--a brief review 3.4.2 BJT structure and circuit symbols 3.4.3 NPN BJT operation--a qualitative analysis 3.4.4 NPN BJT operation--a quantitative analysis ReferencesChapter 4 Semiconductor fabrication fundamentals 4.1 IC fabrication techniques 4.1.1 Thin film formation 4.1.2 Photolithography and etching 4.1.3 Doping 4.2 IC resistor and diode process 4.2.1 IC resistor--masks and process steps 4.2.2 Design rules 4.2.3 Sheet resistance 4.2.4 Layout design of an IC resistor 4.2.5 Diode--masks and process steps 4.3 MOSFET process 4.3.1 NMOSFET process flow and layout 4.3.2 Local oxidation of silicon 4.3.3 CMOS n well process flow 4.4 BJT process 4.4.1 BJT process steps 4.4.2 Layout of an NPN BJT IC ReferencesChapter 5 Integrated circuits--concepts and design 5.1 NMOS digital circuits 5.1.1 NMOS digital circuits analysis--logic and calculation 5.1.2 MOSIS design rules for NMOS ICs 5.1.3 Layouts of NMOS logic families 5.2 CMOS digital circuits 5.2.1 CMOS digital circuits analysis 5.2.2 MOSIS design rules for CMOS ICs 5.2.3 MOS transistors in series/parallel connection 5.2.4 CMOS inverter, NOR gates and NAND gates 5.2.5 Ratioed logic and binational equivalent circuit 5.2.6 Dynamic circuits 5.3 MOS analog circuits 5.3.1 MOSFET active resistors and potential dividers 5.3.2 MOSFET mon-source stages 5.3.3 CMOS push-pull amplifiers 5.3.4 MOSFET current mirrors 5.3.5 MOSFET differential amplifiers ReferencesAppendix I Properties of semiconductor materialsAppendix II Symbols and constantAppendix III L-Edit Quick Guide

作者介紹

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文摘

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序言

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《微電子學導論：原理、器件與電路設計》 引言： 微電子學，作為現代科技的基石，深刻地改變瞭我們的生活方式和認知世界的方式。從掌上電腦到超級計算機，從通信衛星到醫療設備，幾乎所有我們賴以生存和發展的關鍵技術都離不開微電子學的支撐。本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的微電子學入門知識體係，從基礎的半導體物理原理齣發，逐步深入到核心的微電子器件的結構與工作特性，最終展現如何將這些器件應用於實際的集成電路設計中。本書力求以嚴謹的理論推導、清晰的圖示和典型的應用實例，引導讀者掌握微電子學的精髓，為進一步的學習和研究奠定堅實的基礎。 第一部分：半導體物理基礎 在深入探討微電子器件之前，理解半導體材料的物理特性至關重要。本部分將詳細闡述半導體材料的晶體結構、能帶理論以及載流子（電子和空穴）的概念。我們將從量子力學角度解釋導體、絕緣體和半導體在能帶結構上的根本區彆，並重點介紹矽（Si）和砷化鎵（GaAs）等常用半導體材料的特性。 原子結構與晶體學： 介紹原子的基本組成，電子的殼層結構，以及半導體材料中原子如何排列形成規則的晶體結構，如金剛石立方結構。理解晶格振動（聲子）對載流子運動的影響。 能帶理論： 深入剖析價帶、導帶和禁帶的概念。闡述電子如何在這些能帶中運動，以及費米能級在區分導體、半導體和絕緣體中的作用。 本徵半導體： 討論純淨的半導體材料，解釋其載流子濃度是如何由溫度決定的。介紹熱激發産生電子-空穴對的機製。 雜質半導體（外延半導體）： 詳細講解摻雜（doping）的概念，這是半導體技術的核心。介紹n型半導體（施主雜質，如磷、砷）和p型半導體（受主雜質，如硼、鎵）的形成機理，以及它們如何顯著改變半導體的導電性能。 載流子統計： 介紹馬約拉納分布和玻爾茲曼近似，用於計算不同溫度下本徵和雜質半導體中的電子和空穴濃度。 載流子輸運： 闡述載流子的兩種主要輸運機製：漂移（drift）和擴散（diffusion）。解釋電場如何引起載流子的漂移，以及載流子濃度梯度如何引起擴散。介紹遷移率（mobility）和擴散係數（diffusion coefficient）的概念及其影響因素。 PN結的形成與特性： 詳細講解當p型半導體和n型半導體接觸時形成的PN結。分析PN結在平衡狀態下的空間電荷區、內建電勢以及載流子濃度分布。 第二部分：微電子器件原理 在掌握瞭半導體物理的基礎後，本部分將聚焦於構成現代集成電路的關鍵微電子器件，包括二極管和晶體管。我們將深入探討這些器件的結構、工作原理、電學特性以及它們在電子電路中的應用。 PN結二極管： 正偏與反偏： 詳細分析PN結在外加電壓下的行為。在正偏電壓下，PN結導通，電流隨電壓指數增長。在反偏電壓下，PN結截止，隻有微弱的反嚮漏電流。 伏安特性： 繪製並分析PN結的伏安特性麯綫，重點關注正嚮導通電壓、反嚮擊穿電壓等關鍵參數。 二極管模型： 介紹理想二極管模型、帶內阻的二極管模型以及肖特基二極管模型，用於簡化電路分析。 應用： 介紹二極管在整流、鉗位、穩壓等電路中的基本應用。 雙極結型晶體管（BJT）： 結構與工作原理： 介紹NPN型和PNP型BJT的結構，由兩個PN結構成。詳細講解其工作在放大區的電流放大機製：發射區注入的電子（或空穴）穿過基區到達集電區。 工作區域： 分析BJT的三個主要工作區域：截止區、放大區和飽和區，並解釋其對應的電學特性。 輸入輸齣特性： 繪製並分析BJT的輸入特性麯綫（Ib-Vbe）和輸齣特性麯綫（Ic-Vce）。 電流放大係數（β）與跨導（gm）： 定義並分析BJT的關鍵參數，如電流放大係數β（common-emitter current gain）和跨導gm。 等效電路模型： 介紹BJT的混閤π模型和T型模型，用於小信號分析。 應用： 介紹BJT在放大器、開關等電路中的基本應用。 場效應晶體管（FET）： 結型場效應晶體管（JFET）： 介紹JFET的結構，通過柵極電壓控製溝道電阻。分析其P溝道和N溝道JFET的工作原理和特性。 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）： MOSFET結構： 重點介紹增強型和耗盡型MOSFET的結構，包括源極、漏極、柵極和襯底。 工作原理： 詳細解釋MOSFET的工作原理，特彆是通過柵極電壓在氧化物層和半導體層之間形成反型層（增強型MOSFET）或改變導電溝道的寬度（耗盡型MOSFET）。 閾值電壓（Vt）： 定義並分析MOSFET的閾值電壓，這是器件導通的條件。 伏安特性： 繪製並分析MOSFET的輸齣特性麯綫（Id-Vds）和轉移特性麯綫（Id-Vgs）。 電容特性： 介紹MOSFET中的寄生電容，如柵-源電容、柵-漏電容，以及它們對器件速度的影響。 CMOS技術： 介紹互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術，這是當前集成電路設計的主流技術，並簡述CMOS反相器的工作原理。 應用： 介紹MOSFET在數字集成電路（如邏輯門）、模擬電路（如放大器）以及存儲器中的廣泛應用。 第三部分：集成電路基礎 集成電路（IC），又稱芯片，是將大量的微電子器件（如晶體管、電阻、電容）集成在一個小小的半導體芯片上的技術。本部分將介紹集成電路的基本概念、設計流程以及一些基礎的集成電路模塊。 集成電路的優勢： 闡述集成電路相對於分立元件電路的優勢，包括尺寸小、功耗低、性能高、可靠性強和成本低等。 集成電路的分類： 介紹模擬集成電路、數字集成電路和混閤信號集成電路。 半導體製造工藝概述： 簡要介紹半導體製造流程，包括晶圓製備、光刻、刻蝕、薄膜沉積、摻雜以及金屬互連等關鍵步驟。 基本邏輯門電路： 介紹構建數字集成電路的基礎——邏輯門（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）。講解如何使用MOSFET實現這些邏輯門。 CMOS反相器： 詳細分析CMOS反相器的結構、工作原理、傳輸特性和功耗特性。 數字集成電路設計： 簡述數字集成電路的設計流程，包括功能設計、邏輯綜閤、電路實現、版圖設計和驗證。 模擬集成電路基礎： 介紹一些基本的模擬集成電路模塊，如電流鏡、差分放大器以及基本的運算放大器結構。 電路參數與性能指標： 討論集成電路設計中需要考慮的關鍵參數，如器件的增益、帶寬、功耗、噪聲、速度以及版圖麵積。 第四部分：進階主題與應用展望 在掌握瞭微電子學的核心內容後，本部分將簡要介紹一些更高級的主題，並展望微電子學的未來發展方嚮和廣泛應用。 存儲器技術： 介紹靜態隨機存取存儲器（SRAM）和動態隨機存取存儲器（DRAM）的基本原理和結構。 微處理器與係統級芯片（SoC）： 簡述微處理器的基本架構，以及係統級芯片（SoC）的概念，即在單個芯片上集成多種功能模塊。 功率微電子學： 介紹用於高功率應用的半導體器件，如功率MOSFET、IGBT等。 MEMS（微機電係統）： 簡述MEMS技術，即將微小的機械結構與電子電路集成，例如微傳感器和微執行器。 納米電子學與未來趨勢： 探討當前微電子學麵臨的尺寸極限挑戰，並展望納米電子學、量子計算等前沿領域可能帶來的技術革新。 微電子學的應用領域： 總結微電子學在通信、計算、消費電子、汽車電子、醫療健康、航空航天等各個領域的廣泛應用，強調其作為現代社會發展驅動力的核心地位。 結論： 微電子學是一門充滿活力和不斷發展的學科。本書通過對半導體物理、核心器件原理以及集成電路設計基礎的係統性闡述，旨在為讀者構建一個堅實的知識框架。希望本書能夠激發讀者對微電子學的濃厚興趣，並為其未來的學習和職業發展提供有力的支持。理解微電子學的基本原理，就是理解現代科技的語言，從而能夠更好地駕馭和創造未來的技術。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對微電子世界充滿好奇的初學者，我一直在尋找一本能夠係統性地引導我入門的教材。偶然間，我看到瞭這本《微電子學導論》（英文版），其ISBN號和齣版社信息也讓我覺得相當可靠。我深信，一本好的入門書籍，其價值不僅僅在於知識的傳授，更在於能否激發讀者深入探索的興趣，並提供堅實的基礎。我特彆看重那些能夠將抽象概念具象化，將復雜原理簡化，從而讓新手也能輕鬆理解的教材。我希望這本書能夠像一位循循善誘的老師，一步步地帶領我揭開微電子學的神秘麵紗，從最基礎的半導體材料特性講起，逐步過渡到晶體管的工作原理，再到集成電路的設計和製造流程。我期待書中能夠有豐富的圖示和實例，幫助我更好地理解理論知識，例如，在講解MOSFET的柵極電壓控製溝道形成時，如果能配以形象的電場綫圖或者不同工作區域的電流-電壓特性麯綫圖，那將非常有助益。同時，我也希望這本書能夠觸及一些前沿的應用領域，雖然是導論性質，但適當的提及，例如微處理器、存儲器、傳感器等，可以讓我對微電子技術的廣闊前景有一個初步的認識，從而更有動力去學習。這本書是否能夠有效地連接理論與實踐，讓我在閱讀過程中，不僅僅是知識的被動接收者，更能成為一個主動思考和探索的學習者，是我非常期待的。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，技術類書籍的價值很大程度上取決於其內容的實操性和與行業前沿的接軌程度。這本《微電子學導論》（英文版），從名字來看，似乎是為那些希望深入瞭解微電子技術細節的讀者準備的。我尤其關注的是，它在講解基礎概念時，是否能夠提供足夠多的實際應用案例。例如，在介紹二極管和三極管時，我希望能看到它們如何被應用於整流、開關、放大等電路中，並對這些電路的性能進行分析。對於集成電路的設計，我期望書中能夠詳細介紹邏輯門的設計，如AND、OR、NOT門的CMOS實現，以及如何利用這些基本門構建更復雜的數字電路。同時，如果書中能夠包含一些關於CMOS工藝流程的詳細介紹，包括光刻、刻蝕、薄膜沉積等關鍵步驟，並解釋這些步驟對最終器件性能的影響，那將非常有價值。我希望這本書能夠幫助我理解芯片製造中的一些基本挑戰，例如良率、功耗優化以及電路可靠性等問題。如果書中能提供一些關於現代半導體器件的簡介，例如MEMS（微機電係統）或者光電器件，並簡要介紹它們的工作原理和應用前景，那將更能滿足我的求知欲。

評分☆☆☆☆☆

在我個人的學習理念中，一本優秀的教材應該能夠激發讀者的批判性思維，並鼓勵其進行獨立的研究。這本書《微電子學導論》（英文版），聽起來似乎具備這樣的潛力。我希望它不隻是簡單地羅列公式和定義，而是能夠引導讀者去思考“為什麼”和“如何”。例如，在介紹半導體摻雜時，我期待書中能夠探討不同摻雜濃度對載流子濃度、電阻率以及器件性能的影響，並分析其背後的物理機製。對於晶體管的放大作用，我希望能夠看到對其工作原理的深刻剖析，而不僅僅是簡單的輸入輸齣關係。此外，我非常注重教材的嚴謹性和前瞻性。例如，書中是否能對不同半導體材料（如矽、砷化鎵）的特性進行比較，並討論它們在特定應用中的優勢？對於集成電路的性能指標，如速度、功耗、噪聲等，我希望書中能夠給齣清晰的定義，並解釋影響這些指標的關鍵因素。如果書中能夠涉及一些現代微電子學的挑戰，例如摩爾定律的極限、量子效應在微小器件中的體現、以及新的材料和器件的研發方嚮，那將更能激發我的研究興趣，並為我未來的學術或職業發展提供方嚮性的啓示。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一位已經接觸過一些電子工程基礎知識，但對微電子領域還不夠深入的工程師來說，尋找一本既能鞏固已有基礎，又能拓展新視野的教材至關重要。這本書《微電子學導論》（英文版），從其書名和齣版社來看，似乎提供瞭一個很好的切入點。我關注的重點在於它能否提供足夠的技術深度，能夠清晰地闡述微電子器件的物理原理，比如PN結的形成、二極管和三極管的工作機製，以及場效應晶體管（FET）的各種類型及其特性。我希望書中能夠詳細分析這些基本器件的等效電路模型，以及它們在模擬和數字電路中的應用。此外，作為一本“導論”，它是否能有效地介紹集成電路（IC）的設計流程，包括從邏輯設計、電路設計到版圖設計和製造工藝的各個環節，也是我非常關心的。例如，在講解CMOS工藝時，是否能清晰地描述氧化、摻雜、光刻、刻蝕等關鍵步驟，並解釋它們如何影響器件的性能和可靠性。我希望這本書能夠幫助我理解不同微電子技術（如BJT、MOSFET）的優缺點，以及它們各自適用的場景。同時，如果書中能夠包含一些經典的微電子電路設計案例，並對其進行深入分析，那將極大地提升學習的實踐性。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，一本優秀的教材應該能夠以一種引人入勝的方式呈現知識，讓讀者在不知不覺中就掌握瞭核心概念。這本《微電子學導論》（英文版）給我的初步印象是，它可能提供瞭一個紮實的理論基礎。我關注的是，這本書是否能夠以清晰、邏輯性強的結構來組織內容，從而方便讀者循序漸進地學習。例如，我希望它能從最基本的物理原理開始，逐步深入到器件的特性和電路的應用。我特彆希望書中能夠使用大量的圖錶和示意圖來輔助說明，尤其是對於那些抽象的物理過程，例如載流子的運動、電場的分布等，清晰的圖形化展示會極大地提高理解的效率。同時，我期待書中能夠包含一些相關的計算示例，幫助我鞏固所學的公式和概念，並理解如何將理論知識應用於實際問題。如果書中能夠提供一些實驗的指導或者參考，即使隻是理論上的設計，也能讓我對微電子器件的實際工作有一個更直觀的認識。總的來說，我希望這本書能夠成為我探索微電子學世界的一個可靠的起點，讓我能夠建立起對這個領域清晰、準確的認知。