光電集成電路設計與器件建模(英文版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高建軍 著

圖書標籤:

• 光電集成電路
• 集成電路設計
• 器件建模
• 光電子學
• 半導體
• 模擬電路
• 數字電路
• EDA
• 光學
• 通信

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040313260

商品編碼：29729205848

包裝：平裝

齣版時間：2011-01-01

基本信息

書名：光電集成電路設計與器件建模(英文版)

定價：59.00元

作者：高建軍

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2011-01-01

ISBN：9787040313260

字數：

頁碼：262

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.740kg

編輯推薦

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內容提要

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《光電集成電路設計與器件建模（英文版）》主要介紹微波技術在光電子集成電路設計領域的應用，內容涵蓋先進的半導體光電子器件建模技術、高速光發射和接收電路設計技術，器件涉及半導體激光器、半導體探測器以及多種高速半導體器件，特彆是對於雙極晶體管和場效應晶體管在超高速光電子集成電路中的應用進行瞭詳細的討論。
n　　《光電集成電路設計與器件建模（英文版）》在微波器件建模技術和光電子集成電路設計之間架起瞭一座學科貫通的橋梁，非常適閤微波射頻領域和光電子領域的高年級本科生、研究生和科研工作人員入門學習。

目錄

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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

作者介紹

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　　高建軍，華東師範大學教授，博士生導師，“紫江學者”特聘教授，中國科學院微電子研究所客座教授，中國電子學會高級會員，IEEE高級會員，2005年入選教育部“新世紀人纔支持計劃”。任多個國際微波學術刊物的編委和審稿人，齣版學術專著5部，發錶SCI論文40篇，EI論文40篇。

文摘

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序言

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書名：光電集成電路設計與器件建模（英文版） 內容簡介 本書旨在為讀者深入剖析光電集成電路（PIC）的設計原理、關鍵技術以及支撐這些設計的器件建模方法。我們所討論的光電集成電路，並非泛泛的電子器件，而是特指那些將光學功能與電子功能集成在同一襯底或封裝內的復雜係統。這種集成是現代光通信、光傳感、光計算以及新興光電子應用領域發展的基石。 本書的第一部分，我們將從基礎齣發，係統梳理光電集成電路的基本概念、發展曆程及其在不同領域扮演的核心角色。這部分將涵蓋光電效應的物理基礎，例如光子與電子在半導體材料中的相互作用機製。讀者將瞭解到，正是這些基礎物理原理，使得將光信號轉換成電信號（光電探測）和電信號轉換成光信號（光發射）成為可能，進而為後續的集成奠定理論基礎。我們將深入探討不同類型的光電材料，如矽（Si）、磷化銦（InP）、砷化鎵（GaAs）以及氮化矽（SiN）等，分析它們各自的光學和電學特性，以及在PIC設計中的優勢與局限。 隨後，我們將聚焦於PIC設計的核心挑戰與策略。PIC的設計不僅僅是簡單地將光學元器件和電子元器件組閤，它涉及到如何在微觀尺度上實現高效的光波導、光調製器、光探測器、激光器以及與之匹配的驅動和讀齣電路的集成。本書將詳細闡述光波導的設計原則，包括不同類型的波導結構（如脊形波導、平麵波導、脊形平麵混閤波導等），以及它們在控製光傳播、減少損耗方麵的作用。我們還將深入研究各種光調製器的原理和設計，例如電吸收調製器（EAM）、電光效應調製器（如馬赫-曾德爾調製器MZM）、熱光調製器等，分析它們的調製速度、消光比、功耗以及集成難度。對於光探測器，本書將覆蓋PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）以及更先進的蓋革模式雪崩光電二極管（GM-APD）等，並討論其響應速度、量子效率、噪聲特性等關鍵性能指標。 在電子電路集成方麵，本書將探討如何設計高性能的驅動電路來精確控製光調製器和激光器，以及如何設計低噪聲、高速度的讀齣電路來高效地處理光探測器産生的電信號。這部分內容將涵蓋高速CMOS電路設計技術，以及針對光電器件特性的優化設計方法。我們還將討論PIC中的無源光學元件，例如分束器、耦閤器、濾波器、光柵等，以及它們在構建復雜光學路徑和信號處理中的作用。 本書的另一核心部分，專注於PIC器件建模。精確的器件模型是PIC設計流程中不可或缺的環節，它使得工程師能夠在仿真環境中預測和優化器件性能，減少物理原型製作的成本和時間。我們將從物理層麵齣發，詳細講解各種光電器件的數學模型。例如，對於激光器，我們將討論其增益機製、閾值行為、速率方程模型以及光譜特性模型。對於光調製器，我們將建立其電場-光場耦閤模型，分析調製電壓、插入損耗、偏振相關損耗等關鍵參數。對於光電探測器，我們將建立其光生載流子産生、漂移、擴散模型，預測其響應速度、靈敏度和噪聲。 此外，本書還將介紹用於PIC器件建模的常用仿真軟件和技術，例如基於有限元方法（FEM）、時域有限差分法（FDTD）以及傳輸矩陣法（TMM）等光學仿真工具，以及 SPICE 等電子電路仿真工具。我們將討論如何建立精確的材料模型，如何將這些模型集成到全局仿真流程中，以及如何通過仿真結果來指導器件結構和工藝參數的優化。對於一些復雜的、非綫性的器件行為，我們將探討一些先進的建模技術，例如基於機器學習的建模方法，以提高仿真的準確性和效率。 本書還會深入探討PIC設計中的集成挑戰和實現技術。這包括不同材料的異質集成、多層結構的設計、器件的尺寸微縮、寄生效應的抑製以及光縴耦閤技術等。我們將討論諸如矽光子技術（Silicon Photonics）的進展，它利用成熟的CMOS製造工藝來生産高性能的光電器件，從而實現低成本、大規模的PIC製造。同時，我們也會介紹其他先進的集成平颱，如InP基光子集成電路，它們在高速、高功率的光學應用中具有獨特的優勢。 在整個敘述過程中，本書將強調物理原理與工程實踐相結閤。每一項器件模型和設計策略的介紹，都將與實際的器件特性和性能指標緊密關聯，並輔以具體的例子和應用場景。讀者將不僅僅是學習理論知識，更能理解這些理論如何在實際的PIC設計中得到應用，以及如何解決在設計過程中遇到的實際問題。 本書的結構旨在循序漸進，從宏觀概念到微觀細節，從基礎理論到先進技術。我們相信，通過對本書內容的學習，讀者將能夠掌握光電集成電路設計的核心知識和技能，理解器件建模在PIC開發流程中的關鍵作用，並為在相關領域開展深入研究或實際工作打下堅實的基礎。無論是對光電子學的初學者，還是有經驗的工程師和研究人員，本書都將是一份寶貴的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的最深刻印象是它在嚴謹性與實用性之間找到瞭一個近乎完美的平衡點。它沒有為瞭追求學術上的“高深莫測”而刻意使用晦澀的術語，相反，它傾嚮於用清晰的物理圖像來構建復雜的係統認知。例如，在描述光子陷阱效應時，作者配上的插圖不僅美觀，而且信息密度極高，一眼就能看齣不同幾何參數如何影響光束的限製能力。此外，書中對設計流程中常見陷阱的警示性描述也極為寶貴。它不像教科書那樣隻展示成功的案例，而是著重分析瞭為什麼某些看似閤理的器件設計在實際製造中會遭遇失敗，這種“反麵教材”的分享，對於規避項目風險具有不可估量的價值。閱讀過程中，我發現自己開始用一種更係統、更整體的眼光去看待光電器件的性能指標，不再是孤立地看待光電轉換效率或響應速度，而是將其置於整個集成係統的功耗、帶寬和尺寸的製約下進行綜閤考量。這本書的閱讀體驗，更像是一次係統的、高強度的專業訓練，而不是輕鬆的知識獲取過程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，很大程度上取決於讀者自身的背景知識儲備。對於一個有紮實微波電子背景的人來說，理解起來會相對順暢，因為書中某些電磁場分析的部分會不自覺地藉鑒射頻電路的分析範式。然而，即便是對於我這樣有一定的光學基礎的讀者，也必須承認，某些涉及薄膜光學和耦閤模理論的章節需要反復研讀。我嘗試將書中的一些核心算法（比如有限元法在波導損耗計算中的應用）在自己的軟件環境中進行復現驗證，發現作者提供的模型框架非常健壯，幾乎可以直接用於工程仿真。這錶明這本書的編寫目的不僅僅是為瞭學術探討，更是為瞭指導實際的芯片製造和測試流程。從排版上看，它的注釋和參考文獻引用做得非常規範，每一條關鍵公式的來源都可以追溯到具體的經典文獻或開創性的論文，這使得讀者可以根據興趣點深入挖掘，進行個性化的學習。總而言之，這是一部需要沉下心來，甚至需要配閤計算軟件一同“操作”的工具書，它的價值隨著閱讀的深入和實踐的結閤而不斷倍增。

評分☆☆☆☆☆

這本厚重的專業書籍擺在桌麵上，立刻散發齣一種嚴謹而深邃的氣息。我花瞭整整一個下午纔勉強翻閱完前幾章，感覺自己像是踏入瞭一個布滿復雜電路圖和數學公式的迷宮。書中的理論推導非常紮實，每一個步驟都力求精確無誤，看得齣作者在學術功底上投入瞭巨大的心血。尤其是關於新型光電轉換材料特性的分析部分，簡直是教科書級彆的深度，它不像有些浮於錶麵的科普讀物，而是直擊核心，把底層物理原理和實際工程應用之間的聯係剖析得淋灕盡緻。盡管對於初學者來說，初次接觸可能會感到有些吃力，但如果你是研究生或者在一綫從事相關研發工作，這本書無疑是一座寶庫。它不僅僅是知識的堆砌，更像是一位經驗豐富的前輩在手把手地指導你如何構建一個穩定、高效的光電器件。我尤其欣賞作者在論述中穿插的那些巧妙的比喻，它們就像黑暗中的火把，瞬間點亮瞭那些原本晦澀難懂的概念。這本書的排版和圖示質量也值得稱贊，復雜的結構圖和波導示意圖清晰明瞭，極大地減輕瞭閱讀的負擔。它絕對不是一本可以輕鬆讀完的書，但其提供的知識深度和廣度，足以支撐起一個小型研發項目的前期理論準備工作。

評分☆☆☆☆☆

我是在準備一次重要的技術匯報時偶然接觸到這本專著的。坦率地說，我原本對“器件建模”這類內容抱有一定程度的畏懼，總覺得那是一堆枯燥的微分方程和邊界條件。然而，這本書的敘述方式卻徹底顛覆瞭我的認知。作者似乎深諳如何將抽象的數學語言轉化為直觀的工程語言。例如，在講解半導體異質結中的載流子傳輸機製時，它沒有陷入純粹的量子力學糾纏，而是巧妙地引入瞭等效電路模型，使得工程師能夠快速地對器件性能進行初步評估和參數調整。這種“自頂嚮下”的構建思路非常符閤實際研發的流程。我發現書中很多章節的結構都非常新穎，比如它將光傳輸與電學特性分析在同一框架下進行耦閤討論，這在其他同類書籍中是很少見的。每次當我感覺快要迷失在復雜的數學符號中時，總能找到一小段話，用極其簡潔的文字概括瞭當前模型的物理意義，讓人醍醐灌頂。這本書的價值在於，它提供瞭一個完整的、可操作的理論框架，而不是零散的知識點集閤。對於希望從理論設計環節就把握主動權的技術人員來說，這無疑是一份極具戰略意義的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

翻閱這本書，給我的感覺是，作者對整個光電子領域的前沿動態有著極其敏銳的嗅覺。它不僅僅停留在對經典結構（如PIN光電二極管、LED等）的傳統描述上，而是大膽地引入瞭許多新興的研究熱點，比如二維材料在光電集成中的應用潛力，以及如何利用機器學習方法優化光柵結構的參數空間。這些內容更新得非常及時，甚至比一些最新的期刊綜述都要更具係統性。閱讀這些前沿章節時，我能強烈感受到一種驅動未來的緊迫感和興奮感。書中對不同工作原理器件的性能極限分析也做得非常透徹，它不會一味地鼓吹“完美器件”的可能性，而是坦誠地指齣瞭當前技術麵臨的根本性物理限製，這對於製定閤理的研發目標至關重要。我特彆喜歡它在討論新型材料時，會對比分析其在不同工作波段下的優勢與劣勢，這種橫嚮的比較分析，讓讀者能夠更全麵地評估每一種選擇的工程可行性。這本書就像是一份高精度的路綫圖，標明瞭通往下一代光電子技術的各個岔路口和它們的復雜程度。