集成電路原理及應用(第3版) 9787121138126 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121138126

商品編碼：29420717728

基本信息

書名：集成電路原理及應用(第3版)

定價：35.00元

作者：

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：

ISBN：9787121138126

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版次：1

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編輯推薦

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內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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電子世界基石：微觀芯片的宏大敘事 在我們日常生活中，從智能手機的流暢運行到傢用電器的便捷操作，再到汽車的精準導航，無不依賴於一種看不見摸不著卻又至關重要的核心技術——集成電路。它們是現代電子設備的大腦和神經係統，是信息時代最基本的構建模塊。本書將帶領讀者深入探索這些微觀奇跡的奧秘，揭示它們是如何被設計、製造以及如何在我們生活的方方麵麵發揮作用的。 一、 探尋芯片的誕生之路：從矽晶圓到功能器件 集成電路，顧名思義，是將大量晶體管、電阻、電容等電子元件集成在一塊小小的半導體芯片上。而這一切的起點，是純淨的矽。我們將追溯矽晶圓的精煉過程，瞭解如何從砂石中提煉齣高純度的多晶矽，再將其生長成巨大的單晶矽棒，最後切割成薄如蟬翼的晶圓。 接著，我們將進入半導體製造的核心環節——光刻。這是一個極其精密的工藝，如同用微觀尺度的“橡皮圖章”在矽片上“印刷”齣復雜的電路圖。我們會詳細介紹光刻的原理，包括掩模版的設計、光刻膠的應用、曝光以及顯影等步驟。你將瞭解到，每一個微小的晶體管、每一條細如發絲的連綫，都是通過層層疊疊的光刻工藝精確繪製而成。 除瞭光刻，離子注入、薄膜沉積、刻蝕等工藝也是構建集成電路不可或缺的環節。我們將逐一解析這些工藝的原理和作用，例如離子注入是如何改變半導體材料的導電特性，薄膜沉積又是如何形成絕緣層和導電層的，以及刻蝕如何精確地去除不需要的材料，勾勒齣電路的輪廓。 製造完成的晶圓上布滿瞭成韆上萬個芯片，它們需要經過測試，剔除不閤格品。然後，這些芯片會被切割下來，進行封裝。封裝不僅僅是為瞭保護芯片，更是為瞭將芯片與外部電路連接，實現信號的傳輸。我們將介紹不同類型的封裝技術，以及封裝材料的選擇如何影響芯片的性能和可靠性。 二、 揭秘芯片的“語言”：半導體器件的電氣特性 集成電路之所以能夠實現如此復雜的功能，離不開其內部基本單元——半導體器件。本書將重點介紹幾種最核心的半導體器件，並深入剖析它們的電氣特性。 1. 二極管：電子世界的“單嚮閥” 我們將從最基礎的二極管講起。通過分析PN結的形成及其在正嚮偏置和反嚮偏置下的行為，我們能理解二極管為何能夠允許電流單嚮通過。我們將探討二極管在整流、穩壓等方麵的應用，理解它們是如何在電源電路中發揮關鍵作用的。 2. 三極管：電流的“指揮官” 三極管，尤其是BJT（雙極結型晶體管）和MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管），是集成電路的核心開關和放大元件。我們將詳細講解BJT的NPN和PNP結構，分析其電流放大原理，以及如何通過控製基極電流來控製集電極電流。 隨後，我們將重點介紹MOSFET，這是現代數字集成電路中最主要的構成單元。我們將深入剖析MOSFET的結構，包括柵極、源極、漏極和襯底，理解其工作原理——通過柵極電壓控製溝道中的載流子濃度，從而控製漏極電流的通斷。我們會區分NMOS和PMOS管，並探討它們在CMOS技術中的互補應用，以及CMOS電路為何能實現低功耗和高集成度。 3. 運算放大器：模擬信號處理的“多麵手” 運算放大器（Op-amp）是模擬集成電路中應用最廣泛的器件之一。我們將介紹運算放大器的基本結構和理想特性，如極高的開環增益、極低的輸入失調電壓和極高的輸入阻抗。在此基礎上，我們將探討運算放大器在各種經典電路中的應用，例如反相比例器、同相比例器、加法器、減法器、積分器、微分器等，理解它們如何實現對模擬信號的精確放大、衰減、濾波和運算。 4. 其他重要器件： 除瞭上述核心器件，我們還會簡要介紹其他在集成電路中扮演重要角色的器件，如電阻、電容、場效應晶體管（FET）傢族中的JFET（結型場效應晶體管）等，以及它們在電路設計中的作用。 三、 走嚮智能化：集成電路的設計與應用 瞭解瞭芯片的製造過程和基本器件後，我們將進一步探討集成電路的設計理念和廣泛應用。 1. 數字集成電路設計：邏輯的藝術 數字集成電路處理的是離散的0和1信號，其核心在於邏輯門電路。我們將從最基本的“與”、“或”、“非”門開始，介紹它們如何通過晶體管實現。隨後，我們將講解組閤邏輯和時序邏輯電路的設計，包括譯碼器、編碼器、多路選擇器、觸發器、寄存器、計數器等。你將瞭解到，復雜的計算和控製功能，最終都可以通過這些基本邏輯單元的組閤來實現。 我們將觸及硬件描述語言（HDL），如Verilog和VHDL，這些語言是現代數字集成電路設計的基石，允許工程師以抽象的方式描述電路功能，並由EDA（電子設計自動化）工具自動進行綜閤、布局布綫，最終生成可製造的芯片版圖。 2. 模擬集成電路設計：信號的雕塑傢 模擬集成電路處理的是連續變化的信號，其設計更側重於對信號的精確控製和處理。除瞭運算放大器，我們還將介紹濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）、振蕩器、模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）等關鍵模擬電路模塊。我們將理解這些電路如何實現對音頻、視頻、傳感器信號等模擬信息的精確加工和轉換。 3. 混閤信號集成電路：數字與模擬的完美結閤 現代集成電路往往集成瞭數字和模擬處理能力，形成瞭混閤信號集成電路。我們將探討數字信號處理器（DSP）、片上係統（SoC）等概念，理解它們如何將微處理器、存儲器、通信接口以及各種模擬和數字外設集成到同一顆芯片上，實現高度的功能集成和性能優化。 4. 集成電路的廣泛應用：賦能現代生活 最後，我們將目光投嚮集成電路在各個領域的廣泛應用。從我們每天不離手的智能手機、個人電腦，到傢庭中的電視、冰箱、空調，再到汽車的發動機控製、安全氣囊係統、娛樂信息係統，以及工業自動化、醫療設備、通信基站、航空航天和國防軍工等領域，集成電路無處不在，它們是推動科技進步和社會發展的強大引擎。 本書旨在為讀者構建一個清晰、係統的集成電路知識體係，從微觀的器件原理到宏觀的應用場景，讓讀者深刻理解集成電路作為現代電子信息産業基石的重要地位，並為進一步深入學習和研究奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設置簡直可以稱得上是“精妙絕倫”，真正做到瞭難易適中，且覆蓋麵極廣。不同於那些隻有簡單代數計算的習題，這裏的練習題往往需要讀者進行多步驟的推理和分析，很多題目本身就是一個小型設計或分析任務的縮影。我發現，如果能夠完整地、不藉助答案地完成其中的中等難度習題，那麼對相應章節知識點的掌握程度，至少可以達到“熟練應用”的水平。特彆是那些需要結閤圖示進行定量分析的題目，它迫使你必須深入理解圖錶背後的物理意義，而不是簡單地在公式中代入數值。我個人更傾嚮於那些需要自己推導齣某個特定電路響應麯綫的題目，它們極大地鍛煉瞭讀者的建模能力和邏輯推演能力。坦白說，我甚至把其中幾道特彆有代錶性的習題作為自己學習進度的“試金石”，隻有能獨立解決它們，我纔敢自信地認為自己真正掌握瞭該部分內容。高質量的習題是衡量一本好教材的重要標準，而這本書無疑在這方麵錶現齣色。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的排版和印刷質量確實令人眼前一亮，紙張選得很不錯，讀起來一點都不費眼，即便是長時間盯著那些復雜的電路圖看，也不會覺得特彆刺眼。封麵設計簡潔大氣，透露著一股嚴謹的學術氣息。我特彆欣賞它在章節結構上的編排，邏輯性非常強，從最基礎的半導體物理概念娓娓道來，逐步深入到復雜的集成電路設計流程，每一步都有清晰的過渡和銜接，讓人感覺學習麯綫是平滑且可控的。尤其值得稱贊的是，書中的插圖質量非常高，無論是晶體管的剖麵圖還是係統級的框圖，都標注得非常清晰、精準，很多以往模糊的概念，通過這些精美的圖示，一下子就變得豁然開朗瞭。很多教材在這方麵都顯得敷衍，隨便找幾張低分辨率的圖湊數，但這本書顯然是下瞭大功夫的，細節之處見真章，這對於初學者建立直觀認識至關重要。這本書的文字錶達也相當到位，專業術語的解釋到位而不晦澀，用詞精準，避免瞭不必要的口水話，真正做到瞭惜墨如金，把篇幅留給瞭知識本身。那種紮實的感覺，從翻開第一頁就能體會到，絕對是值得在書架上留有一席之地的工具書。

評分☆☆☆☆☆

從一個老工程師的視角來看，這本書最大的價值在於其對技術發展脈絡的梳理和對前沿趨勢的適度把握。雖然集成電路領域日新月異，但底層的基礎原理是相對穩定的，而這本書對這些核心原理的闡述，幾乎可以說是教科書級彆的典範。它在講解CMOS器件工作原理時，深入挖掘瞭短溝道效應、亞閾值傳導等非理想因素對器件特性的影響，這對於進行先進工藝節點設計的人員來說，是避不開的難點。更難能可貴的是，它並非停留在十年前的知識點上，而是以一種兼容並包的態度，將一些現代設計中常用的EDA工具思維和設計流程的概念也融入其中，讓讀者在學習經典理論的同時，不至於和快速迭代的行業脫節。這種“立足經典，麵嚮未來”的編纂思路，使得這本書的適用生命周期得以延長，不僅僅適閤在校學生打基礎，對於需要係統性迴顧和鞏固知識的在職工程師來說，也是一本極佳的參考手冊，翻閱時總能帶來新的體悟。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格是那種非常典型的、略帶嚴肅但又充滿引導性的學術敘事方式，它營造瞭一種嚴謹的學術對話氛圍。作者似乎非常清楚初學者在麵對復雜集成電路知識時可能會産生的睏惑點，因此在關鍵概念的引入上，總會先鋪墊好必要的數學或物理基礎，確保讀者不會因為基礎薄弱而在半路“掉隊”。閱讀體驗上，它不像有些翻譯過來的教材那樣，生硬的句式讓人讀起來磕磕絆絆，而是非常流暢自然，仿佛是一位經驗豐富的教授在為你親自講解課程，語調平穩而有力。這種行文風格，雖然不追求花哨，卻極大地提升瞭閱讀的專注度，讓讀者能夠全身心投入到對知識本身的理解上。它給予讀者的不是即時的“滿足感”，而是持續的“掌控感”，讓你在閱讀的過程中，持續感覺到自己對這門學科的理解在穩步提升，這種穩健的進步感，纔是真正驅使人持續學習的內在動力。

評分☆☆☆☆☆

這本書在深入探討理論的同時，非常注重其實際應用層麵的講解，這一點是很多純理論書籍所欠缺的。它不僅僅停留在“是什麼”的層麵，更是花瞭很多筆墨去闡述“為什麼會這樣設計”以及“在實際芯片中是如何實現的”。我尤其喜歡其中關於模擬電路設計部分的講解，它沒有采用那種生硬的公式堆砌，而是通過一係列經典的例子，比如運放的設計優化、濾波器響應的特性分析，將理論模型與實際工藝限製巧妙地結閤起來。很多時候，我們學理論很容易陷入理想化的陷阱，但這本書會適時地提醒讀者，在有限的工藝窗口內，工程師們是如何權衡性能、功耗和麵積（PPA）這三大核心指標的。書中提供的案例分析非常貼近工業界的需求，讀完之後，我對那些看似天馬行空的設計規範有瞭一個更接地氣的理解，不再是單單會套用公式，而是真正理解瞭設計背後的工程哲學。這種培養係統性思維的訓練，遠比單純記憶幾個公式來得有價值，它真正提升瞭讀者的工程素養。