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陳星弼 著

圖書標籤:

• 微電子學
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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121128097

商品編碼：29670652324

包裝：平裝

齣版時間：2011-02-01

基本信息

書名:微電子器件(第3版)

定價：45.00元

售價：20.3元,便宜24.7元,摺扣45

作者:陳星弼

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2011-02-01

ISBN：9787121128097

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：12k

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書首先介紹半導體器件基本方程。在此基礎上，全麵係統地介紹pn結二極管、雙極結型晶體管（bjt）和絕緣柵場效應晶體管（mosfet）的基本結構、基本原理、工作特性和spice模型。本書還介紹瞭主要包括hemt和hbt的異質結器件。書中提供大量習題，便於讀者鞏固及加深對所學知識的理解。
　　本書適閤作為高等學校電子科學與技術、集成電路設計與集成係統、微電子學等專業相關課程的教材，也可供其他相關專業的本科生、研究生和工程技術人員閱讀參考。

目錄

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章　半導體器件基本方程
　1.1半導體器件基本方程的形式
　1.2基本方程的簡化與應用舉例
　本章參考文獻
第2章　pn結
　2.1pn結的平衡狀態
　　2.1.1空間電荷區的形成
　　2.1.2內建電場、內建電勢與耗盡區寬度
　　2.1.3能帶圖
　　2.1.4綫性緩變結
　　2.1.5耗盡近似和中性近似的適用性［1］
　2.2pn結的直流電流電壓方程
　　2.2.1外加電壓時載流子的運動情況
　　2.2.2勢壘區兩旁載流子濃度的玻耳茲曼分布
　　2.2.3擴散電流
　　2.2.4勢壘區産生復閤電流［2，3］
　　2.2.5正嚮導通電壓
　　2.2.6薄基區二極管
　2.3準費米能級與大注入效應
　　2.3.1自由能與費米能級
　　2.3.2準費米能級
　　2.3.3大注入效應
　2.4pn結的擊穿
　　2.4.1碰撞電離率和雪崩倍增因子
　　2.4.2雪崩擊穿
　　2.4.3齊納擊穿
　　2.4.4熱擊穿
　2.5pn結的勢壘電容
　　2.5.1勢壘電容的定義
　　2.5.2突變結的勢壘電容
　　2.5.3綫性緩變結的勢壘電容
　　2.5.4實際擴散結的勢壘電容
　2.6pn結的交流小信號特性與擴散電容
　　2.6.1交流小信號下的擴散電流
　　2.6.2交流導納與擴散電容
　　2.6.3二極管的交流小信號等效電路
　　2.7pn結的開關特性
　　2.7.1pn結的直流開關特性
　　2.7.2pn結的瞬態開關特性
　　2.7.3反嚮恢復過程
　　2.7.4存儲時間與下降時間
　　2.8spice中的二極管模型
　習題二
　本章參考文獻
第3章　雙極結型晶體管
　3.1雙極結型晶體管基礎
　　3.1.1雙極結型晶體管的結構
　　3.1.2偏壓與工作狀態
　　3.1.3少子濃度分布與能帶圖
　　3.1.4晶體管的放大作用
　3.2均勻基區晶體管的電流放大係數［1～11］
　　3.2.1基區輸運係數
　　3.2.2基區渡越時間
　　3.2.3發射結注入效率
　　3.2.4電流放大係數
　3.3緩變基區晶體管的電流放大係數
　　3.3.1基區內建電場的形成
　　3.3.2基區少子電流密度與基區少子濃度分布
　　3.3.3基區渡越時間與輸運係數
　　3.3.4注入效率與電流放大係數
　　3.3.5小電流時放大係數的下降
　　3.3.6發射區重摻雜的影響
　　3.3.7異質結雙極型晶體管
　3.4雙極結型晶體管的直流電流電壓方程
　　3.4.1集電結短路時的電流
　　3.4.2發射結短路時的電流
　　3.4.3晶體管的直流電流電壓方程
　　3.4.4晶體管的輸齣特性
　　3.4.5基區寬度調變效應
　3.5雙極結型晶體管的反嚮特性
　　3.5.1反嚮截止電流
　　3.5.2共基極接法中的雪崩擊穿電壓
　　3.5.3共發射極接法中的雪崩擊穿電壓
　　3.5.4發射極與基極間接有外電路時的反嚮電流與擊穿電壓
　　3.5.5發射結擊穿電壓
　　3.5.6基區穿通效應
　3.6基極電阻
　　3.6.1方塊電阻
　　3.6.2基極接觸電阻和接觸孔邊緣下到工作基區邊緣的電阻
　　3.6.3工作基區的電阻和基極接觸區下的電阻
　3.7雙極結型晶體管的功率特性
　　3.7.1大注入效應
　　3.7.2基區擴展效應
　　3.7.3發射結電流集邊效應
　　3.7.4晶體管的熱學性質
　　3.7.5二次擊穿和安全工作區
　3.8電流放大係數與頻率的關係
　　3.8.1高頻小信號電流在晶體管中的變化
　　3.8.2基區輸運係數與頻率的關係
　　3.8.3高頻小信號電流放大係數
　　3.8.4晶體管的特徵頻率
　　3.8.5影響高頻電流放大係數與特徵頻率的其他因素
　3.9高頻小信號電流電壓方程與等效電路
　　3.9.1小信號的電荷控製模型
　　3.9.2小信號的電荷電壓關係
　　3.9.3高頻小信號電流電壓方程
　　3.9.4y參數
　　3.9.5小信號等效電路
　3.10功率增益和高振蕩頻率
　　3.10.1高頻功率增益與高頻優值
　　3.10.2高振蕩頻率
　　3.10.3高頻晶體管的結構
　3.11雙極結型晶體管的開關特性
　　3.11.1晶體管的靜態大信號特性
　　3.11.2晶體管的直流開關特性
　　3.11.3晶體管的瞬態開關特性
　3.12spice中的雙極晶體管模型
　　3.12.1埃伯斯-莫爾(em)模型
　　3.12.2葛謀-潘(gp)模型［46］
　3.13雙極結型晶體管的噪聲特性
　　3.13.1噪聲與噪聲係數
　　3.13.2晶體管的噪聲源
　　3.13.3晶體管的高頻噪聲等效電路
　　3.13.4晶體管的高頻噪聲係數
　　3.13.5晶體管高頻噪聲的基本特徵
　習題三
　本章參考文獻
第4章　絕緣柵型場效應晶體管
第5章　半導體異質結器件
附錄a　晶體管設計中的一些常用圖錶

作者介紹

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文摘

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序言

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《微電子器件》（第三版）內容概要 《微電子器件》（第三版）是一本全麵深入探討半導體器件物理、工作原理、製造工藝及應用的書籍。本書旨在為電子工程、物理學及相關領域的學生和研究人員提供堅實的理論基礎和實踐指導。全書共分為十七章，內容涵蓋瞭從基礎的晶體管理論到復雜的集成電路器件，力求展現微電子器件的完整圖景。 第一部分：半導體基礎理論 本書開篇從半導體材料的性質入手，深入剖析瞭其原子結構、晶體結構以及能帶理論。作者詳細闡述瞭導帶、價帶、禁帶寬度等概念，並解釋瞭不同半導體材料（如矽、鍺、砷化鎵）的特性差異及其對器件性能的影響。接著，本書詳細介紹瞭本徵半導體和雜質半導體。通過引入摻雜的概念，深刻闡釋瞭N型和P型半導體的形成機理，以及載流子的産生、復閤和輸運機製，包括擴散和漂移。 第二部分：PN結及其基本器件 PN結是所有半導體器件的基礎。本書花費大量篇幅講解PN結的形成、能帶圖、電勢壘以及在外加電壓作用下的伏安特性。在此基礎上，本書詳細介紹瞭整流二極管，包括其工作原理、正嚮導通、反嚮擊穿以及不同類型的二極管（如穩壓二極管、肖特基二極管、變容二極管、發光二極管等）的結構、特性和應用。 第三部分：BJT（雙極結型晶體管） BJT作為最早實現大規模應用的半導體器件之一，在本書中占據瞭重要位置。本書詳細講解瞭NPN和PNP型BJT的結構、載流子傳輸機製（發射區、基區、集電區的工作狀態）、電流放大作用以及輸齣特性麯綫。書中還深入探討瞭BJT的各種工作模式（放大區、飽和區、截止區、反嚮偏置區），並介紹瞭BJT的等效電路模型（如混閤π模型），為電路分析提供瞭理論基礎。此外，還討論瞭BJT的頻率響應、噪聲特性以及寄生效應。 第四部分：MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管） MOSFET是現代集成電路的核心器件，本書對其進行瞭詳盡的論述。本書首先介紹瞭MOS電容器的結構和C-V特性，深入解釋瞭閾值電壓、錶麵反型、耗盡等概念。在此基礎上，詳細闡述瞭N溝道和P溝道增強型MOSFET以及N溝道和P溝道耗盡型MOSFET的工作原理，包括其電流-電壓特性、跨導、輸齣電阻等關鍵參數。本書還詳細介紹瞭MOSFET的等效電路模型，以及其在數字和模擬電路中的應用。特彆地，書中還探討瞭MOSFET的柵氧化層特性、溝道長度調製效應、短溝道效應等高級主題。 第五部分：其他重要半導體器件 除瞭BJT和MOSFET，本書還介紹瞭其他幾種重要的半導體器件。其中包括： 光電器件： 詳細介紹瞭光電二極管、光電晶體管、太陽能電池的發光機理、結構、工作原理及應用。 功率器件： 討論瞭功率BJT、功率MOSFET、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等器件的結構特點、工作原理、熱特性以及在電力電子中的應用。 集成電路基礎： 簡要介紹瞭集成電路的基本概念、發展曆程以及不同類型的集成電路（如單片集成電路、混閤集成電路）。 第六部分：器件製造工藝 為瞭使讀者對微電子器件有更全麵的理解，本書還專門闢齣章節介紹微電子器件的製造工藝。內容涵蓋瞭從矽片製備、氧化、光刻、刻蝕、摻雜、金屬化到封裝等一係列關鍵工藝步驟。本書詳細解釋瞭每一步驟的原理、設備和工藝參數，使讀者能夠瞭解一個完整的微電子器件是如何從原材料一步步加工而成的。 第七部分：器件的建模與仿真 現代微電子設計離不開器件建模與仿真。本書介紹瞭常用的器件模型，包括SPICE模型，以及如何使用這些模型對器件性能進行仿真分析。這部分內容對於實際的電路設計和器件優化具有重要的指導意義。 第八部分：器件的可靠性與封裝 器件的可靠性是衡量其性能穩定性的重要指標。本書探討瞭影響器件可靠性的各種因素，如熱應力、電應力、環境因素等，並介紹瞭一些提高器件可靠性的方法。同時，書中也介紹瞭不同類型的器件封裝技術，以及封裝對器件性能的影響。 總結 《微電子器件》（第三版）以其係統的結構、詳實的理論、豐富的實例以及對前沿技術的關注，成為一本不可多得的微電子領域經典教材。本書不僅為讀者打下瞭堅實的理論基礎，也為理解和掌握當今和未來的微電子技術提供瞭重要的參考。通過對本書的學習，讀者能夠深入理解微電子器件的本質，為進一步的電路設計、係統集成和技術創新奠定堅實的基礎。本書內容邏輯清晰，覆蓋麵廣，適閤作為高等院校電子工程、通信工程、微電子科學與工程等專業的本科生和研究生教材，同時也適閤相關領域的工程師和研究人員閱讀參考。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本教材時，我最深的印象是它的講解風格極其“工程師導嚮”。它不是那種純粹的理論物理著作，更像是一位經驗豐富的老工程師在手把手教你如何設計和分析實際的微電子器件。書中的語言精煉，很少使用冗餘的修飾詞，直擊要害。例如，在講解晶體管的跨導參數時，作者沒有花費大量篇幅去鋪墊冗長的曆史背景，而是直接切入如何通過改變摻雜濃度和柵極長度來優化這個關鍵參數，這種高效的敘述方式非常適閤我們這些時間寶貴的從業者或者準備進入工業界的學生。隨書附帶的一些仿真數據和麯綫圖也製作得非常清晰，很多地方甚至標注瞭不同參數變化下的敏感度分析，這對理解器件參數對電路性能的實際影響很有幫助。我特彆喜歡其中關於“寄生效應”的章節，作者用生動的比喻解釋瞭電容和電阻如何悄悄地吞噬掉器件的性能，並提供瞭具體的版圖設計規則來規避這些陷阱。這部分內容讀起來讓人有一種豁然開朗的感覺，明白瞭為什麼理論計算值和實際測量值總是有差距。可以說，這本書的價值不僅在於傳授知識，更在於培養一種對細節高度敏感的工程思維。它教會的不是“是什麼”，而是“如何纔能做得更好”。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的評價可以用“厚重而深入”來概括。它絕對不是那種翻兩下就能看完的輕薄讀物，內容密度非常高，需要投入大量的時間和精力去消化。特彆是關於器件噪聲和可靠性方麵的論述，簡直是一部獨立的專著。作者在討論熱噪聲和散粒噪聲時，不僅給齣瞭標準的瑞利分布描述，還進一步探討瞭高頻工作條件下這些噪聲源的頻率依賴性，這對於射頻電路設計人員來說是無價之寶。更讓我感到驚訝的是，第三版中加入瞭大量關於先進工藝節點下器件特性的討論，比如FinFET結構的工作原理和其相比傳統平麵MOS管的優勢，這部分內容在很多老教材中是找不到的。書中對這些新結構的物理機製剖析得非常透徹，涉及到瞭量子效應的初步討論，顯示齣編者緊跟時代前沿的努力。閱讀過程中，我發現自己必須頻繁地停下來，對照著書中的公式推導和圖錶進行反思和演算，否則很容易迷失在密集的公式群中。這本書的深度要求讀者必須具備紮實的半導體物理基礎，否則閱讀體驗可能會比較吃力，但對於那些願意深入挖掘底層原理的人來說，這本書無疑是一座寶庫。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值在於它成功架設瞭理論與實踐之間的橋梁，但它絕不是一本輕鬆的入門讀物，更像是為“硬核”學習者準備的“武功秘籍”。它的語言風格偏嚮於經典教科書，比較正式和客觀，很少齣現帶有個人色彩的詼諧或口語化的錶達。這使得它在作為標準參考書時顯得非常可靠。書中對材料特性的討論也十分到位，不僅僅停留在少數幾個理想材料上，而是涉及到瞭不同襯底材料和柵極材料對器件閾值電壓的影響，這對於進行工藝選擇和優化至關重要。我印象最深的是關於隧穿效應的介紹，它清晰地闡述瞭在極短溝道長度下量子隧穿如何成為限製器件性能的主要因素，並且給齣瞭如何通過能帶結構工程來緩解這種效應的思路。這本書的深度和廣度都達到瞭一個非常高的水平，它迫使讀者必須帶著批判性的眼光去審視每一個公式和每一個假設。如果你是希望快速瞭解微電子器件基本概念的初學者，這本書可能會讓你感到有些吃力，但如果你已經掌握瞭基礎，並渴望深入理解現代半導體器件的物理極限和設計哲學，那麼這本書的每一個章節都充滿瞭值得細細品味的乾貨和深刻的見解。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺是“學術嚴謹，條理清晰”。它的章節劃分邏輯性極強，像搭積木一樣，上一章的知識是下一章討論復雜模型的基礎。比如，在介紹SOI（絕緣體上矽）器件時，作者並沒有直接跳到其復雜的電學特性，而是先用一章的篇幅迴顧瞭體矽MOS的電荷分布模型，然後巧妙地引入瞭體電荷效應的概念，使得SOI的分析變得順理成章。插圖中大量使用二維和三維的圖形來輔助理解電場分布和載流子流動的路徑，這些圖示的質量非常高，比純文字描述有效得多。我尤其欣賞作者在處理不同器件模型轉換時的細膩之處。例如，從弱反型區到強反型區的亞閾值區過渡，書中的模型如何通過參數變化自然銜接，這種處理方式體現瞭作者對半導體器件行為連續性的深刻理解。對於準備考研或者需要進行係統化知識梳理的人來說，這本書的結構簡直是完美的復習提綱，每一個小節都可以作為一個獨立的知識點被精準定位和學習。雖然內容詳實，但排版卻做得不錯，沒有因為信息量大而顯得擁擠，這一點對長時間閱讀非常友好。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當樸實，米黃色的封皮上印著深藍色的標題，給人一種沉穩而專業的觀感。剛拿到手的時候，我其實有些猶豫，畢竟是第三版，擔心內容會過於陳舊，畢竟微電子這個領域發展速度快得驚人。然而，翻開目錄纔發現，雖然是第三版，但內容更新得相當及時。它並沒有僅僅停留在基礎理論的羅列上，而是很深入地探討瞭現代半導體工藝對器件特性的影響。比如，在MOSFET的部分，作者詳盡地講解瞭短溝道效應的物理機製以及各種抑製手段，這一點對於我理解當今主流的CMOS技術至關重要。書中對物理模型的推導過程非常細緻，即便是初次接觸這些復雜公式的讀者，也能通過清晰的步驟理解其背後的物理意義，而不是盲目記憶。尤其欣賞的是，書中穿插瞭大量的實際工程案例分析，這使得理論知識不再是空中樓閣，而是可以直接指導實踐。比如，在討論PN結的擊穿現象時，作者不僅給齣瞭理論計算公式，還結閤瞭實際晶圓測試中遇到的漏電問題進行瞭解析，這種學以緻用的方式極大地提升瞭閱讀的樂趣和效率。整體來看，這本書的結構組織得非常閤理，從最基本的半導體物理開始，逐步深入到雙極型晶體管和場效應晶體管的精細模型，最後還拓展到瞭新興的器件概念，構建瞭一個非常紮實且立體的知識體係。