光电集成电路设计与器件建模(英文版) 高建军 9787040313260 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高建军 著

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• 光电集成电路
• 集成电路设计
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• 光电子学
• 高建军
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• 电子工程
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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040313260

商品编码：29574243738

包装：平装

出版时间：2011-01-01

基本信息

书名：光电集成电路设计与器件建模(英文版)

定价：59.00元

作者：高建军

出版社：高等教育出版社

出版日期：2011-01-01

ISBN：9787040313260

字数：

页码：262

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.740kg

编辑推荐

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内容提要

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《光电集成电路设计与器件建模（英文版）》主要介绍微波技术在光电子集成电路设计领域的应用，内容涵盖先进的半导体光电子器件建模技术、高速光发射和接收电路设计技术，器件涉及半导体激光器、半导体探测器以及多种高速半导体器件，特别是对于双极晶体管和场效应晶体管在超高速光电子集成电路中的应用进行了详细的讨论。
n　　《光电集成电路设计与器件建模（英文版）》在微波器件建模技术和光电子集成电路设计之间架起了一座学科贯通的桥梁，非常适合微波射频领域和光电子领域的高年级本科生、研究生和科研工作人员入门学习。

目录

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Preface
nAbout the Author
n1 Nomenclature
nIntroduction
n1.1 Optical CommunicatioSystem
n1.2 Optoelectronic Integrated Circuit Computer-Aided Design
n1.3 Organizatioof This Book
nReferences
n2 Basic Concept of Semiconductor Laser Diodes
n2.1 Introduction
n2.2 Basic Concept
n2.2.1 Atom Energy
n2.2.2 Emissioand Absorption
n2.2.3 PopulatioInversion
n2.3 Structures and Types
n2.3.1 Homojunctioand Heterojunction
n2.3.2 Index Guiding and GaiGuiding
n2.3.3 Fabry-Perot Cavity Lasers
n2.3.4 Quantum-Well Lasers
n2.3.5 Distributed Feedback Lasers
n2.3.6 Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers
n2.4 Laser Characteristics
n2.4.1 Single-Mode Rate Equations
n2.4.2 Multimode Rate Equations
n2.4.3 Small-Signal Intensity Modulation
n2.4.4 Small-Signal Frequency Modulation
n2.4.5 Large-Signal Transit Response
n2.4.6 Second Harmonic Distortion
n2.4.7 Relative Intensity Noise
n2.4.8 Measurement Technique
n2.5 Summary
nReferences
n3 Modeling and Parameter ExtractioTechniques of Lasers
n3.1 Introduction
n3.2 Standard Double HeterojunctioSemiconductor Lasers
n3.2.1 Large-Signal Model
n3.2.2 Small-Signal Model
n3.2.3 Noise Model
n3.3 Quantum-Well Lasers
n3.3.1 One-Level Equivalent Circuit Model
n3.3.2 Two-Level Equivalent Circuit Model
n3.3.3 Three-Level Equivalent Circuit Model
n3.4 Parameter ExtractioMethods
n3.4.1 Direct-ExtractioMethod
n3.4.2 Semi-Analytical Method
n3.5 Summary
nReferences
n4 Microwave Modeling Techniques of Photodiodes
n4.1 Introduction
n4.2 Physical Principles
n4.3 Figures of Merit
n4.3.1 Responsivity
n4.3.2 Quantum Efficiency
n4.3.3 AbsorptioCoefficient
n4.3.4 Dark Current
n4.3.5 Rise Time and Bandwidth
n4.3.6 Noise Currents
n4.4 Microwave Modeling Techniques
n4.4.1 PIN PD
n4.4.2 APD
n4.5 Summary
nReferences
n5 High-Speed Electronic Semiconductor Devices
n5.1 Overview of Microwave Transistors
n5.2 FET Modeling Technique
n5.2.1 FET Small-Signal Modeling
n5.2.2 FET Large-Signal Modeling
n5.2.3 FET Noise Modeling
n5.3 GaAs/InP HBT Modeling Technique
n5.3.1 GaAs/InP HBT Nonlinear Model
n5.3.2 GaAs/InP HBT Linear Model
n5.3.3 GaAs/InP HBT Noise Model
n5.3.4 Parameter ExtractioMethods
n5.4 SiGe HBT Modeling Technique
n5.5 MOSFET Modeling Technique
n5.5.1 MOSFET Small-Signal Model
n5.5.2 MOSFET Noise Model
n5.5.3 Parameter ExtractioMethods
n5.6 Summary
nReferences
n6 Semiconductor Laser and Modulator Driver Circuit Design
n6.1 Basic Concepts
n6.1.1 NRZ and RZ Data
n6.1.2 Optical Modulation
n6.1.3 Optical External Modulator
n6.2 Optoelectronic IntegratioTechnology
n6.2.1 Monofithic Optoelectronic Integrated Circuits
n6.2.2 Hybrid Optoelectronic Integrated Circuits
n6.3 Laser Driver Circuit Design
n6.4 Modulator Driver Circuit Design
n6.4.1 FET-Based Driver Circuit
n6.4.2 Bipolar Transistor-Based Driver Integrated Circuit
n6.4.3 MOSFET-Based Driver Integrated Circuit
n6.5 Distributed Driver Circuit Design
n6.6 Passive Peaking Techniques
n6.6.1 Capacitive Peaking Techniques
n6.6.2 Inductive Peaking Techniques
n6.7 Summary
nReferences
n7 Optical Receiver Front-End, Integrated Circuit Design
n7.1 Basic Concepts of the Optical Receiver
n7.1.1 Signal-to-Noise Ratio
n7.1.2 Bit Error Ratio
n7.1.3 Sensitivity
n7.1.4 Eye Diagram
n7.1.5 Signal Bandwidth
n7.1.6 Dynamic Range
n7.2 Front-End Circuit Design
n7.2.1 Hybrid and Monolithic OEIC
n7.2.2 High-Impedance Front-End
n7.2.3 Transimpedance Front-End
n7.3 Transi-mpedance Gaiand Equivalent Input Noise Current
n7.3.1 S Parameters of a Two-Port Network
n7.3.2 Noise Figure of a Two-Port Network
n7.3.3 Transimpedance Gain
n7.3.4 Equivalent Input Noise Current
n7.3.5 Simulatioand Measurement of Transimpedance Gaiand Equivalent Input Noise Current
n7.4 Transimpedance Amplifier Circuit Design
n7.4.1 BJT-Based Circuit Design
n7.4.2 HBT-Based Circuit Design
n7.4.3 FET-Based Circuit Design
n7.4.4 MOSFET-Based Circuit Design
n7.4.5 Distributed Circuit Design
n7.5 Passive Peaking Techniques
n7.5.1 Inductive Peaking Techniques
n7.5.2 Capacitive Peaking Techniques
n7.6 Matching Techniques
n7.7 Summary
nReferences
nIndex

作者介绍

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　　高建军，华东师范大学教授，博士生导师，“紫江学者”特聘教授，中国科学院微电子研究所客座教授，中国电子学会高级会员，IEEE高级会员，2005年入选教育部“新世纪人才支持计划”。任多个国际微波学术刊物的编委和审稿人，出版学术专著5部，发表SCI论文40篇，EI论文40篇。

文摘

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序言

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探索光电集成电路的奥秘：一扇通往未来通信与计算的窗户 在信息时代飞速发展的今天，通信带宽的爆炸式增长、数据处理能力的指数级提升，以及对能源效率日益严苛的要求，都将我们推向了一个新的技术前沿——光电集成。这项颠覆性的技术，通过将光子学器件与电子学器件在同一芯片上巧妙结合，极大地突破了传统电子集成电路在速度、带宽、功耗和集成度方面的瓶颈，为构建更快速、更高效、更强大的通信网络和计算系统提供了前所未有的可能性。 “光电集成电路设计与器件建模”这本专著，正是一把开启这扇通往未来之门的钥匙。它深入剖析了光电集成电路这一前沿技术的核心原理、设计方法与关键器件的建模技术，为广大科研工作者、工程技术人员及高等院校师生提供了一套系统、全面且深入的学习与研究指南。本书并非仅仅罗列技术概念，而是以严谨的学术态度，融合了扎实的理论基础与前沿的实践应用，旨在培养读者在光电集成领域独立思考、创新设计和解决实际问题的能力。 第一部分：光电集成电路的基石——理论与原理的深度剖析 本书的首篇，如同建造一座宏伟建筑的基石，为读者构建起对光电集成电路最 fundamental 的理解。它从半导体物理的基本定律出发，娓娓道来光与物质的相互作用，解释了光电效应的本质，以及如何在微观层面实现光的产生、传输、探测与调控。 光子学原理： 详细介绍了激光器、发光二极管（LED）、光探测器（PD）、光调制器等核心光电器件的工作原理。无论是量子力学在半导体发光和吸收过程中的作用，还是电磁波在波导中的传播特性，都会被层层剥开，直至清晰呈现。读者将了解到不同材料体系（如硅、III-V族化合物半导体、二维材料等）在光电器件制造中的优势与挑战，以及如何根据应用需求选择合适的光子学材料。 电子学原理： 结合光电集成电路的特点，复习了经典与现代电子学中的关键概念。这包括半导体器件的特性（如MOSFET、BJT等）、电路理论、信号处理技术以及高速电路设计中的重要考量。特别是，本书将重点阐述如何设计高效的驱动电路、低噪声的读出电路，以及如何将高速电子信号与光信号进行高效的转换与匹配。 光电相互作用： 深入探讨了光子学与电子学器件之间的耦合机制。理解电信号如何激励光信号的产生（如电流驱动下的光发射），以及光信号如何转化为电信号（如光信号触发的载流子产生与收集）。这部分将涉及载流子动力学、激子行为、表面效应等复杂的物理过程，并探讨如何通过器件结构设计来优化这种耦合效率。 集成技术： 介绍了实现光电器件与电子器件在同一芯片上集成的关键技术。这包括异质集成（将不同材料的器件键合或生长在同一衬底上）、同质集成（在同一材料体系内实现光电器件和电子器件），以及如何解决不同工艺流程之间的兼容性问题。例如，如何在硅基衬底上集成III-V族材料的激光器，或者如何在III-V族衬底上集成高性能的CMOS电路，这些都是本书探讨的重点。 第二部分：光电集成电路的设计艺术——从概念到实现 在掌握了坚实的理论基础后，本书将引导读者进入光电集成电路的设计领域。这一部分将涵盖从系统级设计到具体器件设计的各个层面，强调工程实践中的关键考量与创新方法。 系统级架构设计： 探讨了构建完整光电集成系统的架构。这包括但不限于光通信收发模块、光互连网络、光计算单元、传感器系统等。读者将学习如何根据应用场景的需求，合理划分光功能块和电功能块，进行权衡与优化，以达到最优的性能、功耗和成本。例如，设计一个高性能的光收发模块，需要考虑激光器、调制器、探测器、驱动电路、放大器、限幅器等各个组件的协同工作。 光波导与耦合设计： 光在芯片上传输的载体是光波导。本书将详细介绍不同类型光波导（如脊形波导、带状波导、介质波导等）的设计原理、传播模式分析、损耗机理以及如何实现高效的输入/输出耦合。这包括光纤到芯片的耦合，以及芯片内部光信号的引导和汇聚。 器件布局与互连： 在高度集成的芯片上，器件的布局和互连至关重要。本书将讨论如何优化器件的物理位置，以最小化信号延迟、降低串扰、简化布线，并保证热管理。特别是在高速光电集成电路设计中，电信号的互连线设计与光波导的布局需要协同优化，以确保信号的完整性和鲁棒性。 热管理与散热： 光电器件在工作时会产生热量，过高的温度会严重影响器件性能甚至导致失效。本书将深入分析光电集成电路中的热分布，并介绍有效的热管理策略，如热沉设计、热隔离技术、以及如何利用材料特性来优化散热。 可靠性与测试： 任何集成电路的最终成功都离不开严格的可靠性保证和全面的测试。本书将探讨光电集成电路在制造、封装和工作过程中的可靠性问题，包括材料的稳定性、界面的可靠性、以及各种环境应力（温度、湿度、辐射等）的影响。同时，将介绍用于光电集成电路的测试方法和设备，以及如何进行性能评估和故障诊断。 第三部分：器件建模与仿真——精确预测与优化设计 精密的器件建模是光电集成电路设计中不可或缺的一环。它能够帮助设计者在理论层面预测器件的行为，从而在物理制造之前发现并修正设计缺陷，极大地缩短了研发周期并降低了成本。 物理模型： 深入剖析各个光电器件的物理模型。这包括半导体能带理论、载流子输运方程（如漂移-扩散模型）、光生伏特效应模型、光辐射模型、以及电磁波传播模型等。这些模型是理解器件行为的数学基础。 电学模型： 建立用于电路仿真器（如SPICE）的电学模型。这通常是将复杂的物理过程转化为等效电路模型，例如，将一个光探测器建模为一个电流源和一个二极管，将一个激光器建模为一个增益级联和反馈回路。本书将介绍如何从物理参数提取出模型参数，并进行模型验证。 光学模型： 针对光波导、耦合器、滤波器等光学器件，本书将介绍使用有限元法（FEM）、有限差分时域法（FDTD）等数值方法进行电磁场仿真。这些方法能够精确预测光的传播特性、损耗、色散等关键参数。 耦合仿真： 强调了电学模型与光学模型之间的耦合仿真。在光电集成电路中，电信号的改变会影响光信号，反之亦然。因此，需要进行电光联合仿真，以全面准确地预测整个系统的性能。例如，调制器驱动电压的变化会影响光信号的相位或幅度；光信号的强弱会影响探测器的输出电流，从而影响后续的电子电路。 建模工具与流程： 介绍目前业界常用的EDA（Electronic Design Automation）工具，如Cadence、Synopsys、Ansys等，在光电集成电路设计与建模中的应用。读者将了解如何使用这些工具进行器件的物理仿真、电路设计、版图生成以及性能验证。 总结： “光电集成电路设计与器件建模”不仅仅是一本书，更是一扇通往无限可能性的窗口。它以一种系统性的、循序渐进的方式，将深奥的物理原理、复杂的工程设计以及精密的建模技术融为一体。阅读本书，您将不仅能够深入理解光电集成电路这一革命性技术的内在逻辑，更能掌握其设计与优化的关键方法。这本书是您在光通信、数据中心、人工智能计算、高速传感等前沿领域探索和创新的宝贵伙伴。它将帮助您理解当前技术的发展趋势，洞察未来的技术方向，并为您在这一充满活力的领域取得成功奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《光电集成电路设计与器件建模》后，我最直观的感受是它的内容非常“硬核”。从目录来看，它并没有回避那些核心的物理学和电子学原理，而是直接切入了光电集成电路的核心问题。我已经迫不及待地翻阅了其中关于半导体物理和器件特性的章节，发现作者在解释这些概念时，既有严谨的数学推导，又不乏形象的比喻，使得原本枯燥的理论变得生动起来。我尤其看重的是“器件建模”部分，我一直认为，理解器件的“内心世界”，才能更好地驾驭它们进行电路设计。我期待书中能提供一些经典的器件模型，以及在不同应用场景下的建模思路和方法。这本书的版式设计也相当考究，字迹清晰，图表精美，没有多余的装饰，一切都以服务内容为核心，这让我觉得非常专业。我相信，通过学习这本书，我能够更深刻地理解光电器件的工作机制，并将其巧妙地运用到实际的集成电路设计中。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对光电集成电路领域充满好奇的学习者，我一直希望能找到一本能够系统性介绍这一学科的著作。这本书的出现，可以说是恰逢其时。从初步的翻阅来看，它不仅仅停留在理论的层面，而是将理论与实践紧密结合。书中关于光电探测器、发光器件、以及调制器等关键器件的设计原理和建模方法，都有详尽的介绍。我尤其关注了其在实际电路设计中的应用，例如如何将这些器件集成到复杂的系统中，以及如何优化电路性能。书中的案例分析让我对理论知识有了更直观的认识，也为我今后的实际操作提供了宝贵的参考。纸张的触感和油墨的质感都给人一种厚重感，阅读起来非常舒适。我期待这本书能够帮助我建立起对光电集成电路的全面认知，并为我未来的学习和工作打下坚实的基础，我相信这将是一段充满启发性的阅读旅程。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷，是因为最近在工作中遇到了一个关于光电耦合器的设计问题，希望能找到一些深入的理论指导和实际的设计方法。翻阅此书，我被其严谨的学术风格和详实的论述所吸引。书中关于各种光电器件的物理机制和工作原理的讲解，深入浅出，条理清晰，即便是一些比较晦涩的概念，通过作者的阐释也变得易于理解。尤其让我惊喜的是，书中还涉及到了许多前沿的光电器件，如量子点、微纳光子器件等，这些都是我一直以来非常感兴趣但缺乏系统学习的领域。书中的图表非常丰富，而且标注清晰，有效地辅助了文字的理解，让我能直观地感受到光电信号的转换过程和器件的工作状态。虽然我还未深入到每一个章节，但从整体的篇章结构和内容深度来看，这本书无疑是一本非常有价值的参考书，能够为我的科研和工程实践提供强大的理论支持和技术指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的印象，简洁而专业，配色沉稳，符合一本技术类书籍的气质。拿到书的那一刻，纸张的质感也相当不错，翻阅时没有廉价感。虽然我还没有深入阅读，但从目录结构来看，它涵盖了光电集成电路设计的方方面面，从理论基础到具体的器件建模，逻辑清晰，层次分明。书中的插图和图表也预示着将会有大量的技术细节和可视化解释，这对于理解复杂的光电原理至关重要。我尤其期待书中关于新型光电器件的部分，因为当前光电技术正处于飞速发展的阶段，了解最新的技术动态和设计思路对于我从事相关研究非常有帮助。此外，书的装帧也体现了出版方的严谨态度，书页粘贴牢固，排版整齐，整体给人一种高质量的学术专著的感觉，让我对即将展开的阅读之旅充满了期待，相信这本书能成为我在光电领域学习道路上的有力助手。

评分☆☆☆☆☆

这次购买的这本书，虽然封面看起来略显朴实，但打开扉页，一股浓厚的学术气息扑面而来。作者的名字，高建军，虽然对我来说是新名字，但从书的出版机构和书号来看，这是一本经过严格审校的专业书籍。我初步浏览了一下章节标题，内容覆盖面非常广，从基础的光学原理和电子学理论，到具体的半导体器件物理，再到复杂的集成电路设计流程，逻辑线索非常清晰。我特别关注了其中关于“器件建模”的部分，因为在实际的仿真和设计过程中，准确的器件模型是至关重要的。我期待书中能有详细的数学模型推导和实际的建模案例，能够帮助我理解不同光电器件的特性及其在电路中的行为。这本书的厚度也适中，既不会过于浅显，也不会过于冗长，给人一种循序渐进的学习体验。我相信，这本书将会为我提供一个坚实的光电集成电路设计基础，帮助我解决在实际工作中遇到的技术难题。