微电子器件与IC设计基础（第二版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

刘刚，雷鑑铭，高俊雄，陈涛 著

图书标签:

• 微电子学
• IC设计
• 模拟电路
• 数字电路
• 半导体器件
• 电子工程
• 高等教育
• 教材
• 电路分析
• 集成电路

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030253774

版次：2

商品编码：11710007

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 ，

开本：16开

出版时间：2009-08-01

用纸：胶版纸

页数：305

字数：453000

正文语种：中文

内容简介

　　《微电子器件与IC设计基础（第二版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》主要讲述微电子器件和集成电路的基础理论。内容包括：微电子器件物理基础；PN结；双极晶体管及MOSFET结构、工作原理和特性；JFET及MES—FET概要；集成电路基本概念及集成电路设计方法。共计7章。
　　《微电子器件与IC设计基础（第二版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》可作为高等院校通信、计算机、自动化、光电等专业本科生学习微电子及IC方面知识的技术基础课教材。由于采用“积木式”结构，也可作为电子科学与技术及相关专业的本、专科高年级学生及研究生的专业课教材，又可作为从事微电子科学、电子器件、集成电路等工程研究和应用的有关人员的自学教材与参考书。

内页插图

目录

第二版前言
第一版前言
符号表
第1章 半导体物理基础
1.1 半导体材料
1.1.1 半导体材料的原子构成
1.1.2 半导体材料的晶体结构
1.2 半导体中的电子
1.2.1 量子力学简介
1.2.2 半导体中电子的特性与能带
1.2.3 载流子
1.3 热平衡状态下载流子的浓度
1.3.1 电子的统计分布规律
1.3.2 载流子浓度与费米能级的关系
1.3.3 本征半导体与杂质半导体
1.4 载流子的输运
1.4.1 载流子的散射
1.4.2 载流子的漂移运动与迁移率
1.4.3 漂移电流与电导率
1.4.4 扩散运动与扩散系数
1.4.5 电流密度方程与爱因斯坦关系式
1.5 非平衡载流子
1.5.1 非平衡载流子的复合与寿命
1.5.2 准费米能级
1.6 连续性方程与扩散方程
1.6.1 连续性方程
1.6.2 扩散方程
思考题1
习题1

第2章 PN结
2.1 平衡PN结能带图及空间电荷区
2.1.1 平衡PN结能带图
2.1.2 PN结的形成过程
2.1.3 平衡PN结的载流子浓度分布
2.2 理想PN结的伏安特性
2.2.1 PN结的正向特性
2.2.2 PN结的反向特性
2.2.3 理想PN结的伏安特性
2.3 实际PN结的特性
2.3.1 PN结空间电荷区中的复合电流
2.3.2 PN结空间电荷区中的产生电流
2.3.3 PN结表面漏电流与表面复合、产生电流
2.3.4 PN结的温度特性
2.4 PN结的击穿
2.4.1 PN结空间电荷区中的电场
2.4.2 PN结的雪崩击穿和隧道击穿
2.5 PN结的电容
2.5.1 PN结的势垒电容
2.5.2 PN结的扩散电容
思考题2
习题2

第3章 双极晶体管
3.1 双极晶体管的结构
3.1.1 基本结构
3.1.2 晶体管的杂质分布
3.1.3 晶体管的实际结构
3.1.4 晶体管的结构特点
3.1.5 集成电路中的晶体管
3.2 双极晶体管的放大原理
3.2.1 晶体管直流短路电流放大系数
3.2.2 晶体管内载流子的传输
3.2.3 发射效率和基区输运系数
3.2.4 共基极直流电流放大系数
3.2.5 共射极直流电流放大系数岛
3.3 双极晶体管电流增益
3.3.1 均匀基区晶体管直流电流增益
3.3.2 缓变基区晶体管直流电流增益
3.3.3 影响电流放大系数的因素
3.3.4 大电流下晶体管放大系数的下降
3.4 双极晶体管常用直流参数
3.4.1 反向截止电流
3.4.2 击穿电压
3.4.3 集电极最大电流
3.4.4 基极电阻
3.5 双极晶体管直流伏安特性
……
第4章 结型场效应晶体管
第5章 MOSFET
第6章 集成电路概论
第7章 集成电路设计基础
参考文献
附录

前言/序言

微电子器件与集成电路设计基础（第二版） 图书简介 本书旨在为读者提供微电子器件原理和集成电路（IC）设计的基础知识。作为一本面向普通高等教育的“十一五”国家级规划教材，本书的编写遵循了科学性、系统性、前沿性和实用性的原则，力求帮助读者建立扎实的理论基础，并为后续深入学习和实际应用打下坚实的基础。 第一部分：微电子器件原理 本部分深入浅出地介绍了构成集成电路的核心——微电子器件的工作原理。我们将从最基本的半导体材料特性讲起，逐步过渡到各种关键器件的结构、物理过程和电学特性。 第一章 半导体基础 晶体结构与电子理论： 详细阐述了半导体材料（如硅、锗、砷化镓）的晶体结构，包括原子键合、能带理论（价带、导带、禁带）以及本征载流子浓度。我们将解释电子和空穴是如何在材料中存在的，以及它们与导电性的关系。 杂质半导体： 深入分析了掺杂（n型和p型）对半导体导电性的影响。我们将介绍施主和受主杂质的概念，以及在杂质半导体中载流子浓度的计算方法。 载流子输运： 探讨了载流子的主要输运机制，包括漂移（由于电场作用）和扩散（由于浓度梯度）。这些是理解器件电流形成的关键。 第二章 PN结及其应用 PN结的形成与特性： 详细讲解了p型和n型半导体材料接触形成的PN结，包括其内部电场、势垒和耗尽区。我们将分析PN结在无偏压、正偏压和反偏压下的伏安特性曲线，解释二极管的正向导通和反向截止现象。 二极管模型与应用： 介绍了几种常见的二极管模型（理想模型、指数模型、并联电容模型）及其在电路分析中的应用。我们将列举并讲解二极管在整流、稳压、开关、钳位和箝位等电路中的典型应用。 特殊二极管： 涵盖了稳压二极管（齐纳二极管）、发光二极管（LED）、光电二极管、肖特基二极管等具有特殊功能的二极管，介绍它们的工作原理和应用场景。 第三章 双极型晶体管（BJT） BJT的结构与工作原理： 详细阐述了NPN型和PNP型双极型晶体管的结构，包括发射区、基区和集电区。我们将深入分析BJT的三个工作区域（截止区、放大区、饱和区），以及电流放大作用（电流增益β）的形成机制。 BJT的输出特性与输入特性： 绘制并分析了BJT的输出特性曲线（集电极电流随集电极-发射极电压的变化）和输入特性曲线（基极电流随基极-发射极电压的变化），解释了这些曲线的物理意义。 BJT的等效电路模型： 介绍了BJT的小信号等效电路模型（如混合π模型和T模型），这对于分析BJT放大电路至关重要。 BJT电路应用： 讲解了BJT作为开关和放大器的基本原理，并给出了一些简单的BJT放大电路的分析方法。 第四章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET） MOSFET的结构与工作原理： 详细介绍增强型和耗尽型MOSFET（NMOS和PMOS）的结构，包括源区、漏区、沟道和栅极。我们将深入分析MOSFET的导通机制，即栅-源电压如何控制沟道的电导率，以及MOSFET的三个工作区域（截止区、线性区、饱和区）。 MOSFET的特性曲线： 绘制并分析了MOSFET的输出特性曲线（漏极电流随漏极-源极电压的变化）和转移特性曲线（漏极电流随栅极-源极电压的变化），解释了这些曲线的物理意义。 MOSFET的等效电路模型： 介绍了MOSFET的小信号等效电路模型，这对于分析MOSFET放大电路至关重要。 MOSFET电路应用： 讲解了MOSFET作为开关和放大器的基本原理，并简要介绍了CMOS（互补金属氧化物半导体）技术的优势，这是现代数字集成电路的基础。 第二部分：集成电路设计基础 本部分将介绍集成电路（IC）的设计流程、基本原理和常用的设计方法，将微电子器件的知识与电路功能实现相结合。 第五章 集成电路基础知识 集成电路的分类： 介绍了集成电路的两种主要类型：模拟集成电路和数字集成电路，以及它们各自的应用领域。 集成电路的制造工艺概述： 简要介绍了集成电路制造过程的几个关键步骤，如光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入等，让读者对IC的物理实现有一个初步认识。 集成电路的性能参数： 讨论了集成电路设计中需要考虑的关键性能指标，如速度（延迟）、功耗、噪声容限、增益、带宽等。 第六章 基本逻辑门电路与组合逻辑设计 逻辑门电路： 详细介绍了构成数字电路的基本逻辑门（AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR）的逻辑功能、电路实现（如使用BJT或MOSFET）以及真值表。 布尔代数与逻辑化简： 讲解了布尔代数的运算规则，并介绍了卡诺图、布尔代数化简等方法，用于简化逻辑表达式，从而实现更高效的电路设计。 组合逻辑电路设计： 演示了如何设计实现特定逻辑功能的组合逻辑电路，例如译码器、编码器、多路选择器（Multiplexer）、数据分配器（Demultiplexer）等。 第七章 时序逻辑电路设计 触发器： 详细讲解了各种基本触发器（RS触发器、JK触发器、T触发器、D触发器）的结构、工作原理、状态转移图和特性方程。 寄存器与计数器： 介绍了由触发器组成的寄存器（用于数据存储）和计数器（用于计数或分频）的设计与应用。 时序逻辑电路的时序分析： 讨论了时序逻辑电路设计中的关键时序问题，如建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）、时钟抖动（Clock Jitter）和传播延迟（Propagation Delay），并介绍了确保电路稳定工作的时序设计原则。 第八章 模拟集成电路基础 单级放大器： 分析了几种基本的单级放大器电路，如共发射极放大器、共集电极放大器（射极跟随器）、共基极放大器（对于BJT），以及共源极放大器、共漏极放大器（源极跟随器）、共栅放大器（对于MOSFET），并研究它们的增益、输入阻抗和输出阻抗特性。 差分放大器： 重点讲解了差分放大器的工作原理，包括共模抑制比（CMRR）等关键参数，以及它在运算放大器中的重要作用。 运算放大器（Op-Amp）： 介绍了运算放大器的基本结构、理想模型和关键参数，并演示了如何利用运算放大器构成各种常用的模拟电路，如加法器、减法器、积分器、微分器、比较器等。 第九章 集成电路设计流程与EDA工具 集成电路设计流程： 概述了从概念到芯片的完整集成电路设计流程，包括需求分析、系统级设计、逻辑设计、电路设计、物理设计（版图设计）、流片和测试等环节。 电子设计自动化（EDA）工具： 介绍了EDA工具在现代IC设计中的重要性，并简要提及了常用的EDA工具类型，如逻辑综合工具、电路仿真器、布局布线工具等，以及它们在设计流程中的作用。 本书的编写力求循序渐进，逻辑清晰，结合了理论分析与实例讲解。读者在学习过程中，可以通过理解器件原理，掌握电路分析方法，进而学习如何设计出满足特定需求的集成电路。本书的第二版在第一版的基础上，吸收了新的研究成果和教学反馈，更新了部分内容，使其更加贴近当前微电子技术的发展前沿。通过学习本书，读者将能够对微电子器件的工作原理有深刻的理解，并掌握集成电路设计的基本理论和方法，为未来在相关领域的发展打下坚实的学术和实践基础。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的编排方式我非常赞赏。它的逻辑结构非常严谨，从最基础的半导体物理知识开始，一步步深入到器件模型，然后再到集成电路的设计方法。我尤其喜欢它在引入新概念时，总是会先从宏观的视角给出介绍，然后再细致地讲解细节。比如在讲到版图设计时，他先概述了版图在IC设计中的作用，然后才逐一介绍各种规则，如设计规则（DRC）和版图后仿（LVS）。他对这些规则的解释非常到位，不是简单地罗列，而是解释了它们背后的物理原理和设计意图。我之前一直觉得版图设计是一个很枯燥的过程，但读了这本书之后，我才体会到其中蕴含的精妙。而且，书中还穿插了一些历史发展的回顾，比如不同工艺技术的演进，这让我对整个IC设计领域有了更深的认识。他并没有过度强调最新的技术，而是注重基础原理的讲解，这使得这本书的价值能够长久地保持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容真是太丰富了！我花了整整一个周末才算消化了一部分。特别是关于MOSFET的工作原理部分，作者用了大量的插图和详细的数学推导，一点一点地把复杂的概念掰开了揉碎了。我之前一直对亚阈值区和强反型区之间的过渡感到模糊，看了这里才知道原来是这么回事。还有SPICE模型的那一章，光是介绍各种模型参数的意义就写了好几页，特别是电荷守恒模型，简直是打开了我新的世界。它不仅仅是讲原理，还结合了实际的器件特性，比如衬底掺杂浓度的变化对阈值电压的影响，还有短沟道效应的几种典型表现形式，这些都让我觉得这本书非常贴近实际应用。我之前看的一些书，要么过于理论化，要么就只讲了个大概，这本书在这方面做得非常好，既有深度又不失广度。我尤其喜欢作者在讲解每一部分时，都会给出一些思考题，虽然不提供答案，但却能引导我主动去探索和验证，这比直接告诉我答案要深刻得多。而且，书中列举的很多例子都来自于经典的器件设计，让我能感受到这些理论是如何转化为现实的。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书绝对是我近年来读过的最有价值的教材之一。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师。作者的写作风格非常亲切，即使是对于一些复杂的概念，他也能够用通俗易懂的语言来解释。我尤其喜欢他在讲解过程中时不时地插入一些“过来人的经验之谈”，比如在讲解版图设计时，他会提醒读者注意一些常见的陷阱，这些都是在其他教材中很难看到的。而且，这本书的排版也很舒服，字体大小适中，章节划分清晰，阅读体验非常好。虽然它是“十一五”国家级规划教材，但它的内容一点也不陈旧，很多概念和技术到现在依然适用。我非常期待能够继续深入研读这本书，并将其中的知识应用到我的学习和工作中。我还会向我的同学和同事推荐这本书，因为它确实是一本不可多得的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的某些章节对我的冲击还是挺大的。尤其是讲解CMOS电路设计的那部分，作者的思路真的非常清晰。他从最基本的反相器讲起，然后逐步过渡到更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路。最让我印象深刻的是他对功耗分析的讲解，他不仅介绍了静态功耗和动态功耗，还细致地分析了影响这些功耗的各种因素，比如工作电压、频率、工艺参数等等。他还提到了低功耗设计的几种常用策略，比如时钟门控、电压频率自适应等，这些都非常有价值。我之前在做项目时，总是会遇到功耗问题，但总是找不到根本原因，看了这本书之后，我感觉自己终于掌握了一些分析和解决问题的工具。而且，书中在讲解每一个电路模块时，都给出了详细的时序分析和驱动能力估算，这对于我们实际进行电路设计非常有指导意义。他并没有回避一些复杂的细节，比如寄生效应对时序的影响，而是详细地解释了这些效应是如何产生的以及如何去减小它们的影响。

评分☆☆☆☆☆

我在这本书中获得的最大收获之一是关于模拟IC设计的部分。作者在这一章花费了大量笔墨来讲解运放、比较器等基本模拟模块的设计。他不仅介绍了各种基本结构，还详细分析了它们在性能上的权衡，比如增益、带宽、噪声、功耗等。我尤其喜欢他对差分对的设计讲解，从偏置电流的设置到输出级的选择，他都给出了非常详细的指导。书中还引入了反馈的概念，并解释了它如何用来改善电路的性能。这让我对模拟电路的设计有了更系统、更深入的理解。我之前在设计模拟电路时，常常感觉是摸着石头过河，现在感觉自己有了更明确的设计方向。而且，书中还涉及了一些高级主题，比如补偿技术和稳定性分析，这些都让我对模拟IC设计的复杂性有了更深的认识。他并没有回避这些难度较大的内容，而是用清晰的语言和图示来解释它们。