半导体器件数值模拟计算方法的理论和应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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袁益让，刘蕴贤 著

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• 半导体器件
• 数值模拟
• 计算方法
• 理论
• 应用
• 物理学
• 电子工程
• 材料科学
• 仿真
• 器件物理

店铺： 智博天恒图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030519009

商品编码：29489499731

包装：平装

出版时间：2018-03-01

图书基本信息
图书名称	半导体器件数值模拟计算方法的理论和应用
作者	袁益让,刘蕴贤
定价	198.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030519009
出版日期	2018-03-01
字数
页码
版次	31
装帧	平装
开本
商品重量	0.4Kg

内容简介

半导体器件数值模拟计算方法是现代计算数学和工业与应用数学的重要领域。半导体器件数值模拟是用电子计算机模拟半导体器件内部重要的物理特性，获取有效数据，是设计和研制新型半导体器件结构的有效工具。本书主要内容包括半导体器件数值模拟的有限元方法、有限差分方法，半导体问题的区域分裂和局部加密网格方法，半导体瞬态问题的块中心差分方法等经典理论部分，以及半导体问题的混合元。特征混合元方法、混合元。分数步差分方法、半导体瞬态问题的有限体积元方法、半导体问题的混合有限体积元。分数步差分方法、电阻抗成像的数值模拟方法和半导体问题数值模拟的间断有限元方法等现代数值模拟方法和技术。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

《半导体器件物理与设计：原理、仿真与制程》 内容简介： 本书深入探讨了半导体器件的物理基础、设计原理、数值仿真技术及其在现代电子产业中的关键应用。全书共分为四个主要部分，旨在为读者构建一个全面且深入的半导体器件知识体系，从基础理论到前沿实践，层层递进。 第一部分：半导体器件物理基础 本部分首先回顾和梳理了半导体材料的基本物理性质，包括其晶体结构、能带理论、载流子输运机理等。重点阐述了本征半导体和杂质半导体的特性，以及PN结的形成、载流子扩散与漂移、耗尽层电荷分布和电容特性等核心概念。在此基础上，详细介绍了双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的各种类型，如NPN、PNP BJT，MOSFET（NMOS, PMOS）、JFET、MESFET等。对于每种器件，都将深入分析其工作原理、电流-电压（I-V）特性、跨导、输出电阻等关键参数的物理起源。特别会强调载流子在器件内部的复杂输运过程，例如漂移、扩散、表面散射、量子限制效应以及热载流子效应等，并介绍如何通过建模来描述这些现象。此外，还会涉及肖特基二极管、光电器件（光二极管、LED、太阳能电池）和高频器件（如HEMT）的基本物理原理，为后续的设计和仿真打下坚实基础。 第二部分：半导体器件设计与模型 本部分聚焦于半导体器件的设计理念和工程实现。首先，从宏观和微观两个层面讲解了器件设计的基本流程，包括需求分析、器件结构选择、材料特性考量、电学特性预测和性能优化等。将详细介绍各种器件结构的设计要点，例如MOSFET的沟道长度调制、短沟道效应、体效应、栅氧化层设计、接触电阻优化以及互连线设计等。对于BJT，则会讨论基区宽度、发射区掺杂浓度、集电区设计等影响参数。 在器件模型方面，本书将系统介绍用于描述半导体器件行为的各种工程模型。这包括了从简单的Ebers-Moll模型、ECL模型，到更复杂的SPICE模型（如BSIM系列模型、PSP模型等）的演变和应用。重点讲解这些模型背后的物理概念，以及如何根据器件的物理结构和工作区域（如亚阈值区、线性区、饱和区）来选择和构建合适的模型。书中将详细阐述模型的参数提取方法，以及如何利用仿真工具对提取的参数进行验证和优化。还会讨论对于特定应用场景，如高频、高温、低功耗等，需要采用的特殊模型和考虑因素。 第三部分：半导体器件数值仿真技术 本部分是本书的核心内容之一，将系统介绍半导体器件数值仿真的理论基础和实现方法。首先，会从电势和载流子浓度的泊松方程（Poisson equation）和连续性方程（Continuity equations）出发，推导出半导体器件的数理模型。接着，详细讲解数值离散化技术，包括有限差分法（Finite Difference Method, FDM）、有限元法（Finite Element Method, FEM）和有限体积法（Finite Volume Method, FVM）等，并分析它们各自的优缺点和适用范围。 本书将重点介绍如何基于这些离散化方法，构建求解半导体器件方程组的数值算法。这包括了自洽求解（Self-consistent solution）的迭代方法，例如牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson method）在求解非线性方程组中的应用。此外，还将深入探讨电荷守恒、能量守恒等数值算法中的关键约束条件。 在仿真软件的应用方面，本书将以业界主流的TCAD（Technology Computer-Aided Design）仿真软件（如Sentaurus TCAD, Silvaco TCAD）为例，详细介绍如何利用它们构建器件结构、定义材料属性、设置仿真参数、运行仿真以及后处理分析。将通过一系列具有代表性的器件仿真实例，演示如何进行静电仿真、漂移-扩散仿真、热效应仿真、载流子输运仿真（包括漂移-扩散、空穴注入、热电子效应等），以及如何利用仿真结果来预测器件的性能、优化设计参数并理解其工作机理。对于一些新兴的仿真需求，如量子效应仿真（如WKB近似、有效质量近似）、多物理场耦合仿真（如电热耦合、压电效应耦合）等，也将进行介绍。 第四部分：半导体器件在实际应用中的挑战与前沿 本部分将半导体器件的理论与仿真技术与实际应用紧密结合，探讨当前面临的挑战以及未来的发展趋势。首先，将深入分析不同类型的半导体器件在微处理器、存储器、功率器件、射频通信、传感器、显示器等核心电子产品中的具体应用，并阐述器件性能对整体系统性能的影响。 接着，将重点讨论在器件小型化过程中遇到的物理极限和工程挑战，如短沟道效应、量子隧穿效应、漏电流问题、功耗密度增加、可靠性问题（如热载流子注入、界面态、栅氧化层击穿）以及设计和制程中的变异性等。 最后，本书将展望半导体器件技术的未来发展方向，包括但不限于： 新材料与新结构： 宽禁带半导体（GaN, SiC）在功率和高频领域的应用，二维材料（如石墨烯、MoS2）在下一代晶体管和光电器件中的潜力，以及三维器件结构（如FinFET, GAAFET）的进一步演进。 超越CMOS技术： 忆阻器、相变存储器、磁性存储器等非易失性存储器技术，以及神经形态计算和量子计算器件的初步探索。 先进封装与集成： 异质集成、3D堆叠等先进封装技术如何影响器件的整体性能和功耗。 可靠性与可靠性工程： 如何通过仿真和测试手段，提高器件的长期可靠性和抗干扰能力。 绿色半导体技术： 降低能耗、减少环境影响的材料选择和工艺优化。 通过以上四个部分的系统阐述，本书旨在为半导体行业的工程师、研究人员以及相关专业的学生提供一个全面、深入且具有实践指导意义的知识框架。它将帮助读者不仅理解半导体器件的基本原理，更能掌握利用先进仿真工具进行器件设计、性能预测和问题解决的能力，从而在快速发展的半导体技术领域中，能够更好地应对挑战，把握机遇。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我是一个对数值模拟有点畏难情绪的人，总觉得那些方程和算法离我的实际工作有点远。但《半导体器件数值模拟计算方法的理论和应用》这个书名，却让我看到了不一样的希望。它强调的是“理论和应用”的结合，这正是我一直以来寻找的。很多时候，我们拿到一个半导体器件的设计需求，或者遇到了一个器件的性能瓶颈，但仅仅依靠经验和实验来解决问题，效率会非常低，而且成本很高。我非常期待这本书能够提供一套系统性的方法论，教我如何将实际的器件问题转化为数值模拟问题，如何选择合适的模型和算法，以及如何解读模拟结果并将其反馈到设计和优化中。我特别想知道，书中是否会包含一些实际的案例分析，比如如何模拟MOSFET的阈值电压漂移，如何优化BJT的击穿电压，或者如何模拟光电器件的光电转换效率。如果它能提供一些关于常用模拟软件（如TCAD软件）的基本操作指南或者思想，那对我来说就是无价之宝了。我希望这本书能让我从一个“模拟小白”变成一个能够独立运用数值模拟解决半导体器件问题的“实践者”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目《半导体器件数值模拟计算方法的理论和应用》给我的感觉是，它不仅仅是一本“如何做”的书，更是一本“为什么这样做”的书。我一直对半导体器件的微观世界充满好奇，但很多时候，我们只能通过宏观的I-V曲线来认识它。而数值模拟，就像是打开了一个潘多拉魔盒，让我们能够深入到载流子是如何运动的、电场是如何分布的，甚至量子效应是如何影响器件性能的。我非常期待这本书能够从最基础的物理原理出发，将半导体器件的复杂行为分解成一系列可计算的模型，然后详细阐述这些模型背后的数学原理和计算方法。我猜想，书中可能不会回避那些高深的数学工具，但一定会以一种清晰、易于理解的方式呈现，比如通过大量的图示和实例来辅助说明。我很想知道，书中会如何处理不同尺度下的物理现象，比如从原子尺度到器件尺度的跨越，以及如何在模拟中考虑材料的非均质性和缺陷的影响。如果它能介绍一些前沿的模拟技术，比如机器学习在半导体模拟中的应用，那更是锦上添花了。毕竟，未来的半导体技术发展离不开更高效、更精准的模拟工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《半导体器件数值模拟计算方法的理论和应用》给我一种厚重感，但同时又充满了探索的乐趣。我一直认为，半导体器件的设计和优化是一个精密的工程，而数值模拟则是实现这种精密的“眼睛”和“大脑”。我渴望了解，在那些冰冷的芯片背后，隐藏着怎样一套严谨的数学理论和计算方法，能够精确地预测器件的行为，甚至预见未来。我特别感兴趣的是，这本书是如何将抽象的物理概念转化为具体的数学模型，然后又是如何通过一系列的计算步骤，最终得到我们能理解的仿真结果。我希望它能详细阐述各种数值方法的优缺点，比如在处理不同类型的半导体器件时，哪种方法更适合，又为什么。我对书中关于“应用”的部分也充满期待，我希望它能展示模拟技术如何在器件的整个生命周期中发挥作用，从概念设计、参数提取，到性能评估、故障分析，甚至是新材料和新结构的探索。如果这本书能启发我思考如何利用模拟技术来突破当前半导体技术的一些瓶颈，比如摩尔定律的挑战，那将是一次重大的思想启迪。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字《半导体器件数值模拟计算方法的理论和应用》听起来就够硬核，我之前涉足过一些半导体物理和材料学的课程，但数值模拟这块一直是我的知识盲区。我一直在找一本既能讲透理论，又能对接实际应用的入门书籍，毕竟现在半导体行业发展这么快，不懂点模拟技术感觉都跟不上趟了。这本书的目录结构给我留下了深刻的印象，它好像不是那种上来就堆砌公式的教科书，而是层层递进，从基础理论讲到各种具体的仿真方法，最后还能看到它在实际器件设计中的应用案例。这一点对我来说尤其重要，理论学得再好，如果不能转化成解决实际问题的工具，那就有点纸上谈兵了。我期待这本书能像一位经验丰富的老师，一步步引导我进入半导体数值模拟的奇妙世界，让我真正理解那些复杂的方程是如何描述半导体器件行为的，以及如何利用这些模拟结果来优化器件性能、加速研发进程。我特别想知道它会不会详细介绍一些经典的数值方法，比如有限元法、有限差分法在半导体模拟中的具体实现，以及各种物理模型（如漂移-扩散模型、泊松方程等）是如何耦合求解的。如果这本书能提供一些清晰的数学推导和算法解释，我相信对我这样的初学者来说，将是巨大的福音。

评分☆☆☆☆☆

《半导体器件数值模拟计算方法的理论和应用》这个书名，听起来就像是通往半导体设计“秘密花园”的钥匙。我一直对半导体器件的物理机制和工作原理有着浓厚的兴趣，但真正进入到数值模拟这个领域，却感觉门槛很高。这本书恰好弥补了我的这一需求，它不仅涉及“理论”，更强调“应用”，这说明它不是那种只讲概念、不接地气的理论堆砌。我特别好奇，书中会如何讲解那些复杂的数值计算方法，比如如何离散化偏微分方程，如何进行矩阵求解，以及如何处理边界条件和初始条件。我期待它能提供一些直观的解释，而不是仅仅抛出一堆公式。在应用方面，我希望它能覆盖到当前主流的半导体器件，比如CMOS、FinFET，甚至是一些新兴的器件类型。我非常想知道，通过数值模拟，我们可以达到什么样的精度，能够发现哪些在实验中不易察觉的问题，以及如何利用模拟结果来指导实验设计，从而大大缩短研发周期。这本书如果能让我感受到数值模拟的强大力量，并且给我提供一套清晰的学习路径，那么它对我而言将是极具价值的。