微電子器件與IC設計基礎（第二版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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劉剛，雷鑑銘，高俊雄，陳濤 著

圖書標籤:

• 微電子學
• IC設計
• 模擬電路
• 數字電路
• 半導體器件
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 電路分析
• 集成電路

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030253774

版次：2

商品編碼：11710007

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材 ，

開本：16開

齣版時間：2009-08-01

用紙：膠版紙

頁數：305

字數：453000

正文語種：中文

內容簡介

　　《微電子器件與IC設計基礎（第二版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》主要講述微電子器件和集成電路的基礎理論。內容包括：微電子器件物理基礎；PN結；雙極晶體管及MOSFET結構、工作原理和特性；JFET及MES—FET概要；集成電路基本概念及集成電路設計方法。共計7章。
　　《微電子器件與IC設計基礎（第二版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》可作為高等院校通信、計算機、自動化、光電等專業本科生學習微電子及IC方麵知識的技術基礎課教材。由於采用“積木式”結構，也可作為電子科學與技術及相關專業的本、專科高年級學生及研究生的專業課教材，又可作為從事微電子科學、電子器件、集成電路等工程研究和應用的有關人員的自學教材與參考書。

內頁插圖

目錄

第二版前言
第一版前言
符號錶
第1章 半導體物理基礎
1.1 半導體材料
1.1.1 半導體材料的原子構成
1.1.2 半導體材料的晶體結構
1.2 半導體中的電子
1.2.1 量子力學簡介
1.2.2 半導體中電子的特性與能帶
1.2.3 載流子
1.3 熱平衡狀態下載流子的濃度
1.3.1 電子的統計分布規律
1.3.2 載流子濃度與費米能級的關係
1.3.3 本徵半導體與雜質半導體
1.4 載流子的輸運
1.4.1 載流子的散射
1.4.2 載流子的漂移運動與遷移率
1.4.3 漂移電流與電導率
1.4.4 擴散運動與擴散係數
1.4.5 電流密度方程與愛因斯坦關係式
1.5 非平衡載流子
1.5.1 非平衡載流子的復閤與壽命
1.5.2 準費米能級
1.6 連續性方程與擴散方程
1.6.1 連續性方程
1.6.2 擴散方程
思考題1
習題1

第2章 PN結
2.1 平衡PN結能帶圖及空間電荷區
2.1.1 平衡PN結能帶圖
2.1.2 PN結的形成過程
2.1.3 平衡PN結的載流子濃度分布
2.2 理想PN結的伏安特性
2.2.1 PN結的正嚮特性
2.2.2 PN結的反嚮特性
2.2.3 理想PN結的伏安特性
2.3 實際PN結的特性
2.3.1 PN結空間電荷區中的復閤電流
2.3.2 PN結空間電荷區中的産生電流
2.3.3 PN結錶麵漏電流與錶麵復閤、産生電流
2.3.4 PN結的溫度特性
2.4 PN結的擊穿
2.4.1 PN結空間電荷區中的電場
2.4.2 PN結的雪崩擊穿和隧道擊穿
2.5 PN結的電容
2.5.1 PN結的勢壘電容
2.5.2 PN結的擴散電容
思考題2
習題2

第3章 雙極晶體管
3.1 雙極晶體管的結構
3.1.1 基本結構
3.1.2 晶體管的雜質分布
3.1.3 晶體管的實際結構
3.1.4 晶體管的結構特點
3.1.5 集成電路中的晶體管
3.2 雙極晶體管的放大原理
3.2.1 晶體管直流短路電流放大係數
3.2.2 晶體管內載流子的傳輸
3.2.3 發射效率和基區輸運係數
3.2.4 共基極直流電流放大係數
3.2.5 共射極直流電流放大係數島
3.3 雙極晶體管電流增益
3.3.1 均勻基區晶體管直流電流增益
3.3.2 緩變基區晶體管直流電流增益
3.3.3 影響電流放大係數的因素
3.3.4 大電流下晶體管放大係數的下降
3.4 雙極晶體管常用直流參數
3.4.1 反嚮截止電流
3.4.2 擊穿電壓
3.4.3 集電極最大電流
3.4.4 基極電阻
3.5 雙極晶體管直流伏安特性
……
第4章 結型場效應晶體管
第5章 MOSFET
第6章 集成電路概論
第7章 集成電路設計基礎
參考文獻
附錄

前言/序言

微電子器件與集成電路設計基礎（第二版） 圖書簡介 本書旨在為讀者提供微電子器件原理和集成電路（IC）設計的基礎知識。作為一本麵嚮普通高等教育的“十一五”國傢級規劃教材，本書的編寫遵循瞭科學性、係統性、前沿性和實用性的原則，力求幫助讀者建立紮實的理論基礎，並為後續深入學習和實際應用打下堅實的基礎。 第一部分：微電子器件原理 本部分深入淺齣地介紹瞭構成集成電路的核心——微電子器件的工作原理。我們將從最基本的半導體材料特性講起，逐步過渡到各種關鍵器件的結構、物理過程和電學特性。 第一章 半導體基礎 晶體結構與電子理論： 詳細闡述瞭半導體材料（如矽、鍺、砷化鎵）的晶體結構，包括原子鍵閤、能帶理論（價帶、導帶、禁帶）以及本徵載流子濃度。我們將解釋電子和空穴是如何在材料中存在的，以及它們與導電性的關係。 雜質半導體： 深入分析瞭摻雜（n型和p型）對半導體導電性的影響。我們將介紹施主和受主雜質的概念，以及在雜質半導體中載流子濃度的計算方法。 載流子輸運： 探討瞭載流子的主要輸運機製，包括漂移（由於電場作用）和擴散（由於濃度梯度）。這些是理解器件電流形成的關鍵。 第二章 PN結及其應用 PN結的形成與特性： 詳細講解瞭p型和n型半導體材料接觸形成的PN結，包括其內部電場、勢壘和耗盡區。我們將分析PN結在無偏壓、正偏壓和反偏壓下的伏安特性麯綫，解釋二極管的正嚮導通和反嚮截止現象。 二極管模型與應用： 介紹瞭幾種常見的二極管模型（理想模型、指數模型、並聯電容模型）及其在電路分析中的應用。我們將列舉並講解二極管在整流、穩壓、開關、鉗位和箝位等電路中的典型應用。 特殊二極管： 涵蓋瞭穩壓二極管（齊納二極管）、發光二極管（LED）、光電二極管、肖特基二極管等具有特殊功能的二極管，介紹它們的工作原理和應用場景。 第三章 雙極型晶體管（BJT） BJT的結構與工作原理： 詳細闡述瞭NPN型和PNP型雙極型晶體管的結構，包括發射區、基區和集電區。我們將深入分析BJT的三個工作區域（截止區、放大區、飽和區），以及電流放大作用（電流增益β）的形成機製。 BJT的輸齣特性與輸入特性： 繪製並分析瞭BJT的輸齣特性麯綫（集電極電流隨集電極-發射極電壓的變化）和輸入特性麯綫（基極電流隨基極-發射極電壓的變化），解釋瞭這些麯綫的物理意義。 BJT的等效電路模型： 介紹瞭BJT的小信號等效電路模型（如混閤π模型和T模型），這對於分析BJT放大電路至關重要。 BJT電路應用： 講解瞭BJT作為開關和放大器的基本原理，並給齣瞭一些簡單的BJT放大電路的分析方法。 第四章 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET） MOSFET的結構與工作原理： 詳細介紹增強型和耗盡型MOSFET（NMOS和PMOS）的結構，包括源區、漏區、溝道和柵極。我們將深入分析MOSFET的導通機製，即柵-源電壓如何控製溝道的電導率，以及MOSFET的三個工作區域（截止區、綫性區、飽和區）。 MOSFET的特性麯綫： 繪製並分析瞭MOSFET的輸齣特性麯綫（漏極電流隨漏極-源極電壓的變化）和轉移特性麯綫（漏極電流隨柵極-源極電壓的變化），解釋瞭這些麯綫的物理意義。 MOSFET的等效電路模型： 介紹瞭MOSFET的小信號等效電路模型，這對於分析MOSFET放大電路至關重要。 MOSFET電路應用： 講解瞭MOSFET作為開關和放大器的基本原理，並簡要介紹瞭CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術的優勢，這是現代數字集成電路的基礎。 第二部分：集成電路設計基礎 本部分將介紹集成電路（IC）的設計流程、基本原理和常用的設計方法，將微電子器件的知識與電路功能實現相結閤。 第五章 集成電路基礎知識 集成電路的分類： 介紹瞭集成電路的兩種主要類型：模擬集成電路和數字集成電路，以及它們各自的應用領域。 集成電路的製造工藝概述： 簡要介紹瞭集成電路製造過程的幾個關鍵步驟，如光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入等，讓讀者對IC的物理實現有一個初步認識。 集成電路的性能參數： 討論瞭集成電路設計中需要考慮的關鍵性能指標，如速度（延遲）、功耗、噪聲容限、增益、帶寬等。 第六章 基本邏輯門電路與組閤邏輯設計 邏輯門電路： 詳細介紹瞭構成數字電路的基本邏輯門（AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR）的邏輯功能、電路實現（如使用BJT或MOSFET）以及真值錶。 布爾代數與邏輯化簡： 講解瞭布爾代數的運算規則，並介紹瞭卡諾圖、布爾代數化簡等方法，用於簡化邏輯錶達式，從而實現更高效的電路設計。 組閤邏輯電路設計： 演示瞭如何設計實現特定邏輯功能的組閤邏輯電路，例如譯碼器、編碼器、多路選擇器（Multiplexer）、數據分配器（Demultiplexer）等。 第七章 時序邏輯電路設計 觸發器： 詳細講解瞭各種基本觸發器（RS觸發器、JK觸發器、T觸發器、D觸發器）的結構、工作原理、狀態轉移圖和特性方程。 寄存器與計數器： 介紹瞭由觸發器組成的寄存器（用於數據存儲）和計數器（用於計數或分頻）的設計與應用。 時序邏輯電路的時序分析： 討論瞭時序邏輯電路設計中的關鍵時序問題，如建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）、時鍾抖動（Clock Jitter）和傳播延遲（Propagation Delay），並介紹瞭確保電路穩定工作的時序設計原則。 第八章 模擬集成電路基礎 單級放大器： 分析瞭幾種基本的單級放大器電路，如共發射極放大器、共集電極放大器（射極跟隨器）、共基極放大器（對於BJT），以及共源極放大器、共漏極放大器（源極跟隨器）、共柵放大器（對於MOSFET），並研究它們的增益、輸入阻抗和輸齣阻抗特性。 差分放大器： 重點講解瞭差分放大器的工作原理，包括共模抑製比（CMRR）等關鍵參數，以及它在運算放大器中的重要作用。 運算放大器（Op-Amp）： 介紹瞭運算放大器的基本結構、理想模型和關鍵參數，並演示瞭如何利用運算放大器構成各種常用的模擬電路，如加法器、減法器、積分器、微分器、比較器等。 第九章 集成電路設計流程與EDA工具 集成電路設計流程： 概述瞭從概念到芯片的完整集成電路設計流程，包括需求分析、係統級設計、邏輯設計、電路設計、物理設計（版圖設計）、流片和測試等環節。 電子設計自動化（EDA）工具： 介紹瞭EDA工具在現代IC設計中的重要性，並簡要提及瞭常用的EDA工具類型，如邏輯綜閤工具、電路仿真器、布局布綫工具等，以及它們在設計流程中的作用。 本書的編寫力求循序漸進，邏輯清晰，結閤瞭理論分析與實例講解。讀者在學習過程中，可以通過理解器件原理，掌握電路分析方法，進而學習如何設計齣滿足特定需求的集成電路。本書的第二版在第一版的基礎上，吸收瞭新的研究成果和教學反饋，更新瞭部分內容，使其更加貼近當前微電子技術的發展前沿。通過學習本書，讀者將能夠對微電子器件的工作原理有深刻的理解，並掌握集成電路設計的基本理論和方法，為未來在相關領域的發展打下堅實的學術和實踐基礎。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書絕對是我近年來讀過的最有價值的教材之一。它不僅僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師。作者的寫作風格非常親切，即使是對於一些復雜的概念，他也能夠用通俗易懂的語言來解釋。我尤其喜歡他在講解過程中時不時地插入一些“過來人的經驗之談”，比如在講解版圖設計時，他會提醒讀者注意一些常見的陷阱，這些都是在其他教材中很難看到的。而且，這本書的排版也很舒服，字體大小適中，章節劃分清晰，閱讀體驗非常好。雖然它是“十一五”國傢級規劃教材，但它的內容一點也不陳舊，很多概念和技術到現在依然適用。我非常期待能夠繼續深入研讀這本書，並將其中的知識應用到我的學習和工作中。我還會嚮我的同學和同事推薦這本書，因為它確實是一本不可多得的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

我在這本書中獲得的最大收獲之一是關於模擬IC設計的部分。作者在這一章花費瞭大量筆墨來講解運放、比較器等基本模擬模塊的設計。他不僅介紹瞭各種基本結構，還詳細分析瞭它們在性能上的權衡，比如增益、帶寬、噪聲、功耗等。我尤其喜歡他對差分對的設計講解，從偏置電流的設置到輸齣級的選擇，他都給齣瞭非常詳細的指導。書中還引入瞭反饋的概念，並解釋瞭它如何用來改善電路的性能。這讓我對模擬電路的設計有瞭更係統、更深入的理解。我之前在設計模擬電路時，常常感覺是摸著石頭過河，現在感覺自己有瞭更明確的設計方嚮。而且，書中還涉及瞭一些高級主題，比如補償技術和穩定性分析，這些都讓我對模擬IC設計的復雜性有瞭更深的認識。他並沒有迴避這些難度較大的內容，而是用清晰的語言和圖示來解釋它們。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容真是太豐富瞭！我花瞭整整一個周末纔算消化瞭一部分。特彆是關於MOSFET的工作原理部分，作者用瞭大量的插圖和詳細的數學推導，一點一點地把復雜的概念掰開瞭揉碎瞭。我之前一直對亞閾值區和強反型區之間的過渡感到模糊，看瞭這裏纔知道原來是這麼迴事。還有SPICE模型的那一章，光是介紹各種模型參數的意義就寫瞭好幾頁，特彆是電荷守恒模型，簡直是打開瞭我新的世界。它不僅僅是講原理，還結閤瞭實際的器件特性，比如襯底摻雜濃度的變化對閾值電壓的影響，還有短溝道效應的幾種典型錶現形式，這些都讓我覺得這本書非常貼近實際應用。我之前看的一些書，要麼過於理論化，要麼就隻講瞭個大概，這本書在這方麵做得非常好，既有深度又不失廣度。我尤其喜歡作者在講解每一部分時，都會給齣一些思考題，雖然不提供答案，但卻能引導我主動去探索和驗證，這比直接告訴我答案要深刻得多。而且，書中列舉的很多例子都來自於經典的器件設計，讓我能感受到這些理論是如何轉化為現實的。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的某些章節對我的衝擊還是挺大的。尤其是講解CMOS電路設計的那部分，作者的思路真的非常清晰。他從最基本的反相器講起，然後逐步過渡到更復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路。最讓我印象深刻的是他對功耗分析的講解，他不僅介紹瞭靜態功耗和動態功耗，還細緻地分析瞭影響這些功耗的各種因素，比如工作電壓、頻率、工藝參數等等。他還提到瞭低功耗設計的幾種常用策略，比如時鍾門控、電壓頻率自適應等，這些都非常有價值。我之前在做項目時，總是會遇到功耗問題，但總是找不到根本原因，看瞭這本書之後，我感覺自己終於掌握瞭一些分析和解決問題的工具。而且，書中在講解每一個電路模塊時，都給齣瞭詳細的時序分析和驅動能力估算，這對於我們實際進行電路設計非常有指導意義。他並沒有迴避一些復雜的細節，比如寄生效應對時序的影響，而是詳細地解釋瞭這些效應是如何産生的以及如何去減小它們的影響。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的編排方式我非常贊賞。它的邏輯結構非常嚴謹，從最基礎的半導體物理知識開始，一步步深入到器件模型，然後再到集成電路的設計方法。我尤其喜歡它在引入新概念時，總是會先從宏觀的視角給齣介紹，然後再細緻地講解細節。比如在講到版圖設計時，他先概述瞭版圖在IC設計中的作用，然後纔逐一介紹各種規則，如設計規則（DRC）和版圖後仿（LVS）。他對這些規則的解釋非常到位，不是簡單地羅列，而是解釋瞭它們背後的物理原理和設計意圖。我之前一直覺得版圖設計是一個很枯燥的過程，但讀瞭這本書之後，我纔體會到其中蘊含的精妙。而且，書中還穿插瞭一些曆史發展的迴顧，比如不同工藝技術的演進，這讓我對整個IC設計領域有瞭更深的認識。他並沒有過度強調最新的技術，而是注重基礎原理的講解，這使得這本書的價值能夠長久地保持。