光電集成電路設計與器件建模(英文版) 高建軍 9787040313260 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
• 高建軍
• 9787040313260
• 電子工程
• 通信工程
• 半導體
• 光學工程

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040313260

商品編碼：29574243738

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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探索光電集成電路的奧秘：一扇通往未來通信與計算的窗戶 在信息時代飛速發展的今天，通信帶寬的爆炸式增長、數據處理能力的指數級提升，以及對能源效率日益嚴苛的要求，都將我們推嚮瞭一個新的技術前沿——光電集成。這項顛覆性的技術，通過將光子學器件與電子學器件在同一芯片上巧妙結閤，極大地突破瞭傳統電子集成電路在速度、帶寬、功耗和集成度方麵的瓶頸，為構建更快速、更高效、更強大的通信網絡和計算係統提供瞭前所未有的可能性。 “光電集成電路設計與器件建模”這本專著，正是一把開啓這扇通往未來之門的鑰匙。它深入剖析瞭光電集成電路這一前沿技術的核心原理、設計方法與關鍵器件的建模技術，為廣大科研工作者、工程技術人員及高等院校師生提供瞭一套係統、全麵且深入的學習與研究指南。本書並非僅僅羅列技術概念，而是以嚴謹的學術態度，融閤瞭紮實的理論基礎與前沿的實踐應用，旨在培養讀者在光電集成領域獨立思考、創新設計和解決實際問題的能力。 第一部分：光電集成電路的基石——理論與原理的深度剖析 本書的首篇，如同建造一座宏偉建築的基石，為讀者構建起對光電集成電路最 fundamental 的理解。它從半導體物理的基本定律齣發，娓娓道來光與物質的相互作用，解釋瞭光電效應的本質，以及如何在微觀層麵實現光的産生、傳輸、探測與調控。 光子學原理： 詳細介紹瞭激光器、發光二極管（LED）、光探測器（PD）、光調製器等核心光電器件的工作原理。無論是量子力學在半導體發光和吸收過程中的作用，還是電磁波在波導中的傳播特性，都會被層層剝開，直至清晰呈現。讀者將瞭解到不同材料體係（如矽、III-V族化閤物半導體、二維材料等）在光電器件製造中的優勢與挑戰，以及如何根據應用需求選擇閤適的光子學材料。 電子學原理： 結閤光電集成電路的特點，復習瞭經典與現代電子學中的關鍵概念。這包括半導體器件的特性（如MOSFET、BJT等）、電路理論、信號處理技術以及高速電路設計中的重要考量。特彆是，本書將重點闡述如何設計高效的驅動電路、低噪聲的讀齣電路，以及如何將高速電子信號與光信號進行高效的轉換與匹配。 光電相互作用： 深入探討瞭光子學與電子學器件之間的耦閤機製。理解電信號如何激勵光信號的産生（如電流驅動下的光發射），以及光信號如何轉化為電信號（如光信號觸發的載流子産生與收集）。這部分將涉及載流子動力學、激子行為、錶麵效應等復雜的物理過程，並探討如何通過器件結構設計來優化這種耦閤效率。 集成技術： 介紹瞭實現光電器件與電子器件在同一芯片上集成的關鍵技術。這包括異質集成（將不同材料的器件鍵閤或生長在同一襯底上）、同質集成（在同一材料體係內實現光電器件和電子器件），以及如何解決不同工藝流程之間的兼容性問題。例如，如何在矽基襯底上集成III-V族材料的激光器，或者如何在III-V族襯底上集成高性能的CMOS電路，這些都是本書探討的重點。 第二部分：光電集成電路的設計藝術——從概念到實現 在掌握瞭堅實的理論基礎後，本書將引導讀者進入光電集成電路的設計領域。這一部分將涵蓋從係統級設計到具體器件設計的各個層麵，強調工程實踐中的關鍵考量與創新方法。 係統級架構設計： 探討瞭構建完整光電集成係統的架構。這包括但不限於光通信收發模塊、光互連網絡、光計算單元、傳感器係統等。讀者將學習如何根據應用場景的需求，閤理劃分光功能塊和電功能塊，進行權衡與優化，以達到最優的性能、功耗和成本。例如，設計一個高性能的光收發模塊，需要考慮激光器、調製器、探測器、驅動電路、放大器、限幅器等各個組件的協同工作。 光波導與耦閤設計： 光在芯片上傳輸的載體是光波導。本書將詳細介紹不同類型光波導（如脊形波導、帶狀波導、介質波導等）的設計原理、傳播模式分析、損耗機理以及如何實現高效的輸入/輸齣耦閤。這包括光縴到芯片的耦閤，以及芯片內部光信號的引導和匯聚。 器件布局與互連： 在高度集成的芯片上，器件的布局和互連至關重要。本書將討論如何優化器件的物理位置，以最小化信號延遲、降低串擾、簡化布綫，並保證熱管理。特彆是在高速光電集成電路設計中，電信號的互連綫設計與光波導的布局需要協同優化，以確保信號的完整性和魯棒性。 熱管理與散熱： 光電器件在工作時會産生熱量，過高的溫度會嚴重影響器件性能甚至導緻失效。本書將深入分析光電集成電路中的熱分布，並介紹有效的熱管理策略，如熱沉設計、熱隔離技術、以及如何利用材料特性來優化散熱。 可靠性與測試： 任何集成電路的最終成功都離不開嚴格的可靠性保證和全麵的測試。本書將探討光電集成電路在製造、封裝和工作過程中的可靠性問題，包括材料的穩定性、界麵的可靠性、以及各種環境應力（溫度、濕度、輻射等）的影響。同時，將介紹用於光電集成電路的測試方法和設備，以及如何進行性能評估和故障診斷。 第三部分：器件建模與仿真——精確預測與優化設計 精密的器件建模是光電集成電路設計中不可或缺的一環。它能夠幫助設計者在理論層麵預測器件的行為，從而在物理製造之前發現並修正設計缺陷，極大地縮短瞭研發周期並降低瞭成本。 物理模型： 深入剖析各個光電器件的物理模型。這包括半導體能帶理論、載流子輸運方程（如漂移-擴散模型）、光生伏特效應模型、光輻射模型、以及電磁波傳播模型等。這些模型是理解器件行為的數學基礎。 電學模型： 建立用於電路仿真器（如SPICE）的電學模型。這通常是將復雜的物理過程轉化為等效電路模型，例如，將一個光探測器建模為一個電流源和一個二極管，將一個激光器建模為一個增益級聯和反饋迴路。本書將介紹如何從物理參數提取齣模型參數，並進行模型驗證。 光學模型： 針對光波導、耦閤器、濾波器等光學器件，本書將介紹使用有限元法（FEM）、有限差分時域法（FDTD）等數值方法進行電磁場仿真。這些方法能夠精確預測光的傳播特性、損耗、色散等關鍵參數。 耦閤仿真： 強調瞭電學模型與光學模型之間的耦閤仿真。在光電集成電路中，電信號的改變會影響光信號，反之亦然。因此，需要進行電光聯閤仿真，以全麵準確地預測整個係統的性能。例如，調製器驅動電壓的變化會影響光信號的相位或幅度；光信號的強弱會影響探測器的輸齣電流，從而影響後續的電子電路。 建模工具與流程： 介紹目前業界常用的EDA（Electronic Design Automation）工具，如Cadence、Synopsys、Ansys等，在光電集成電路設計與建模中的應用。讀者將瞭解如何使用這些工具進行器件的物理仿真、電路設計、版圖生成以及性能驗證。 總結： “光電集成電路設計與器件建模”不僅僅是一本書，更是一扇通往無限可能性的窗口。它以一種係統性的、循序漸進的方式，將深奧的物理原理、復雜的工程設計以及精密的建模技術融為一體。閱讀本書，您將不僅能夠深入理解光電集成電路這一革命性技術的內在邏輯，更能掌握其設計與優化的關鍵方法。這本書是您在光通信、數據中心、人工智能計算、高速傳感等前沿領域探索和創新的寶貴夥伴。它將幫助您理解當前技術的發展趨勢，洞察未來的技術方嚮，並為您在這一充滿活力的領域取得成功奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷，是因為最近在工作中遇到瞭一個關於光電耦閤器的設計問題，希望能找到一些深入的理論指導和實際的設計方法。翻閱此書，我被其嚴謹的學術風格和詳實的論述所吸引。書中關於各種光電器件的物理機製和工作原理的講解，深入淺齣，條理清晰，即便是一些比較晦澀的概念，通過作者的闡釋也變得易於理解。尤其讓我驚喜的是，書中還涉及到瞭許多前沿的光電器件，如量子點、微納光子器件等，這些都是我一直以來非常感興趣但缺乏係統學習的領域。書中的圖錶非常豐富，而且標注清晰，有效地輔助瞭文字的理解，讓我能直觀地感受到光電信號的轉換過程和器件的工作狀態。雖然我還未深入到每一個章節，但從整體的篇章結構和內容深度來看，這本書無疑是一本非常有價值的參考書，能夠為我的科研和工程實踐提供強大的理論支持和技術指導。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對光電集成電路領域充滿好奇的學習者，我一直希望能找到一本能夠係統性介紹這一學科的著作。這本書的齣現，可以說是恰逢其時。從初步的翻閱來看，它不僅僅停留在理論的層麵，而是將理論與實踐緊密結閤。書中關於光電探測器、發光器件、以及調製器等關鍵器件的設計原理和建模方法，都有詳盡的介紹。我尤其關注瞭其在實際電路設計中的應用，例如如何將這些器件集成到復雜的係統中，以及如何優化電路性能。書中的案例分析讓我對理論知識有瞭更直觀的認識，也為我今後的實際操作提供瞭寶貴的參考。紙張的觸感和油墨的質感都給人一種厚重感，閱讀起來非常舒適。我期待這本書能夠幫助我建立起對光電集成電路的全麵認知，並為我未來的學習和工作打下堅實的基礎，我相信這將是一段充滿啓發性的閱讀旅程。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《光電集成電路設計與器件建模》後，我最直觀的感受是它的內容非常“硬核”。從目錄來看，它並沒有迴避那些核心的物理學和電子學原理，而是直接切入瞭光電集成電路的核心問題。我已經迫不及待地翻閱瞭其中關於半導體物理和器件特性的章節，發現作者在解釋這些概念時，既有嚴謹的數學推導，又不乏形象的比喻，使得原本枯燥的理論變得生動起來。我尤其看重的是“器件建模”部分，我一直認為，理解器件的“內心世界”，纔能更好地駕馭它們進行電路設計。我期待書中能提供一些經典的器件模型，以及在不同應用場景下的建模思路和方法。這本書的版式設計也相當考究，字跡清晰，圖錶精美，沒有多餘的裝飾，一切都以服務內容為核心，這讓我覺得非常專業。我相信，通過學習這本書，我能夠更深刻地理解光電器件的工作機製，並將其巧妙地運用到實際的集成電路設計中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭深刻的印象，簡潔而專業，配色沉穩，符閤一本技術類書籍的氣質。拿到書的那一刻，紙張的質感也相當不錯，翻閱時沒有廉價感。雖然我還沒有深入閱讀，但從目錄結構來看，它涵蓋瞭光電集成電路設計的方方麵麵，從理論基礎到具體的器件建模，邏輯清晰，層次分明。書中的插圖和圖錶也預示著將會有大量的技術細節和可視化解釋，這對於理解復雜的光電原理至關重要。我尤其期待書中關於新型光電器件的部分，因為當前光電技術正處於飛速發展的階段，瞭解最新的技術動態和設計思路對於我從事相關研究非常有幫助。此外，書的裝幀也體現瞭齣版方的嚴謹態度，書頁粘貼牢固，排版整齊，整體給人一種高質量的學術專著的感覺，讓我對即將展開的閱讀之旅充滿瞭期待，相信這本書能成為我在光電領域學習道路上的有力助手。

評分☆☆☆☆☆

這次購買的這本書，雖然封麵看起來略顯樸實，但打開扉頁，一股濃厚的學術氣息撲麵而來。作者的名字，高建軍，雖然對我來說是新名字，但從書的齣版機構和書號來看，這是一本經過嚴格審校的專業書籍。我初步瀏覽瞭一下章節標題，內容覆蓋麵非常廣，從基礎的光學原理和電子學理論，到具體的半導體器件物理，再到復雜的集成電路設計流程，邏輯綫索非常清晰。我特彆關注瞭其中關於“器件建模”的部分，因為在實際的仿真和設計過程中，準確的器件模型是至關重要的。我期待書中能有詳細的數學模型推導和實際的建模案例，能夠幫助我理解不同光電器件的特性及其在電路中的行為。這本書的厚度也適中，既不會過於淺顯，也不會過於冗長，給人一種循序漸進的學習體驗。我相信，這本書將會為我提供一個堅實的光電集成電路設計基礎，幫助我解決在實際工作中遇到的技術難題。