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出版者:

作者:Andre, Noah T. (EDT)/ Simon, Lucas M. (EDT)

出品人:

页数:454

译者:

出版时间:

价格:996.00 元

装帧:

isbn号码:9781604567625

丛书系列:

图书标签:

• MOSFET
• 半导体器件
• 电力电子
• 模拟电路
• 开关电路
• 电子工程
• 器件物理
• 电路设计
• 微电子学
• 射频电路

《半导体器件与集成电路原理》 本书旨在为读者提供一个关于现代半导体器件及其在集成电路设计中应用的全面且深入的理解。我们将从最基本的半导体物理学概念出发，逐步深入到各种关键器件的结构、工作原理、性能特点以及其在实际电路中的应用。 第一部分：半导体物理基础 本部分将回顾并深入探讨半导体材料的根本特性。我们将从晶体结构、能带理论入手，详细阐述本征半导体和杂质半导体的导电机制，包括载流子的产生、复合以及迁移率等关键参数。此外，还将讨论 PN 结的形成机理、伏安特性以及其在各种应用中的基础作用。 第二部分：关键半导体器件详解 二极管家族： 在 PN 结的基础上，我们将广泛介绍不同类型的二极管，包括整流二极管、稳压二极管（齐纳二极管）、肖特基二极管、变容二极管以及发光二极管（LED）和光电二极管。对于每种器件，我们将剖析其独特的结构设计，解释其工作原理，并探讨其在电源、信号处理、光电器件等领域的具体应用。 双极型晶体管 (BJT)： 本章将详细讲解 NPN 和 PNP 双极型晶体管的结构、载流子注入与传输过程，以及其放大和开关特性。我们将分析其输出特性曲线，探讨各种工作区域（截止区、放大区、饱和区）的意义，并介绍 BJT 的一些基本应用电路，如放大器和开关电路。 场效应晶体管 (FET) 家族： 这一部分将聚焦于 FET 的原理和应用。我们将首先介绍结型场效应晶体管（JFET）的 P 沟道和 N 沟道结构，分析其栅极电压对沟道导电性的控制机制。随后，我们将重点探讨金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET），详细阐述其不同类型（NMOS, PMOS, CMOS）的结构，包括阈值电压、跨导等关键参数的物理意义。我们将深入分析 MOSFET 的开关特性以及其在数字集成电路中的核心地位。 其他重要器件： 本部分还将简要介绍其他在特定领域具有重要作用的半导体器件，例如可控硅（SCR）、三端稳压器等，并说明其基本工作原理和应用场景。 第三部分：集成电路基础与设计 在掌握了各种基本器件的原理后，本部分将着眼于将这些器件集成起来，构成复杂的集成电路。 集成电路的制造工艺概述： 我们将简要介绍半导体器件和集成电路制造过程中涉及的关键技术，如光刻、掺杂、外延生长、金属化等，让读者对集成电路的“诞生”过程有一个初步的了解。 基本集成电路模块： 本章将讲解一些构成复杂集成电路的基本功能模块，例如放大器电路（差分放大器、电流镜）、比较器、多谐振荡器、逻辑门电路（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）等，并分析其电路结构和工作原理。 数字集成电路： 重点介绍数字集成电路的设计基础，包括逻辑代数、时序逻辑（触发器、寄存器、计数器）以及状态机的概念。我们将讨论不同类型的数字集成电路芯片，如微处理器、存储器等。 模拟集成电路： 介绍模拟集成电路的设计考虑，包括线性度、带宽、噪声、功耗等关键指标。我们将探讨滤波器、数据转换器（ADC, DAC）以及电源管理集成电路等常见模拟模块。 混合信号集成电路： 讨论将模拟和数字电路集成在同一芯片上的混合信号集成电路的概念，以及其在现代电子系统中的重要性。 第四部分：器件性能分析与选择 本部分将引导读者学习如何评估和选择合适的半导体器件以满足特定的设计需求。 器件参数解读： 详细解释数据手册（Datasheet）中关键参数的含义，例如电压、电流、功率限制、开关速度、漏电流、阈值电压、跨导、噪声系数等，以及这些参数如何影响电路性能。 应用中的性能考量： 针对不同的应用场景（如高频电路、低功耗设计、高功率应用），讨论不同类型器件的优势和劣势，以及如何权衡各种性能指标。 寄生效应与限制： 探讨半导体器件中存在的寄生参数（如寄生电容、寄生电感）对电路性能的影响，以及如何通过设计和选择来减小这些负面影响。 第五部分：现代半导体技术展望 本部分将对半导体领域未来的发展趋势进行展望，包括新材料、新结构、先进封装技术以及量子计算等前沿领域。 本书通过清晰的逻辑结构、详实的理论阐述和丰富的实例分析，力求帮助读者建立起扎实的半导体器件和集成电路知识体系，为进一步深入学习和实际应用打下坚实的基础。

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这本书简直是为电子工程领域的初学者量身定做的，里面的讲解逻辑性非常强，从基础概念开始，一步步深入到复杂的应用场景。尤其是作者对关键公式的推导过程，写得非常详尽和清晰，完全没有那种生硬的教科书式的枯燥感。我记得我第一次接触半导体器件的时候，总是被那些复杂的物理模型绕晕，但这本书通过大量的类比和实例，让我一下子就抓住了核心。比如，它在阐述 PN 结的形成机制时，用的比喻非常形象，让人一下子就能明白载流子的漂移和扩散过程。书中还穿插了不少历史背景介绍，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我对整个电子技术的发展脉络有了更宏观的认识。读完前几章，我已经能自信地分析一些基本的二极管和晶体管的工作原理了，这对于一个自学入门者来说，绝对是一个巨大的信心提升。而且，书中的插图质量非常高，每一张图都精准地配合了文字说明，真正做到了“一图胜千言”。我尤其欣赏作者在每章末尾设置的“思考题”，它们不是简单的复述概念，而是需要你真正动脑筋去解决实际问题的，这大大锻炼了我的工程思维能力。对于那些想扎扎实实打好基础的朋友来说，这本书绝对是案头必备的良师益友，值得反复研读。

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对于一个长期在模拟电路领域摸爬滚打的老手来说，我通常对新出的器件书籍持保留态度，总觉得无非是把老知识换个包装。然而，这本书的某些章节，特别是关于新型器件结构及其在射频前端中的应用的探讨，确实让我眼前一亮。作者没有停留在传统的MOS结构上大谈特谈，而是深入剖析了SOI（绝缘体上硅）和FinFET技术在降低短沟道效应和提高开关速度方面的优势，这对于我正在进行的高速信号处理模块的设计工作提供了新的思路。书中对于噪声特性和线性度指标的分析，摆脱了简单的线性化模型，引入了更贴近实际工作环境的非线性模型进行讨论，这种深度和广度是目前市场上同类书籍少有的。阅读过程中，我不断地在思考这些先进结构如何与我现有的反馈控制理论相结合，来设计出更稳定、更高效的放大器电路。这本书的排版和术语的一致性做得非常好，这使得在查阅复杂的参数表和性能曲线时，阅读体验非常顺畅。它成功地架起了从基础半导体物理到前沿微电子器件设计之间的桥梁，对于渴望突破当前技术瓶颈的资深研发人员来说，这本书无疑是一本极具启发性的参考资料。

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我是一个在学术界做理论研究的，对器件的底层物理过程有着近乎苛刻的探究欲。这本书最吸引我的地方，在于它对能带理论和量子力学在器件工作机制中的应用，进行了非常严谨且层次分明的阐述。它没有回避复杂的数学工具，而是将这些工具作为理解物理现象的必要手段，并且清晰地展示了如何将这些抽象的理论映射到宏观的电学特性上。例如，在讨论隧穿效应和载流子输运机制时，作者引用了大量的费米黄金定律和玻尔兹曼输运方程的简化形式，并解释了每一步近似背后的物理意义，这对我撰写研究论文中的背景章节非常有帮助。这本书的参考文献列表非常详尽，指向了许多经典文献和最新的研究成果，体现了作者深厚的学术功底和严谨的治学态度。虽然对于非专业背景的读者来说，部分内容可能需要反复阅读才能完全消化，但正是这种深度，保证了其长久的参考价值。它不仅教会了我“是什么”，更重要的是，它让我理解了“为什么是这样”，这才是科学研究的精髓所在。

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这本书的编排方式非常注重层次感，读起来就像是在爬一座精心设计的知识阶梯，每一步都有明确的支撑点。我特别欣赏它在不同章节之间建立的联系。比如，当讲解了特定偏置条件下器件的跨导特性后，紧接着就用这些特性来分析一个实际的共源共栅放大器的增益计算，这种学完一个知识点马上就能看到其实际应用效果的设计，极大地增强了学习的连贯性。而且，这本书在讲解过程中，非常注意对不同应用场景的区分，它会明确指出在低频大信号应用中应侧重考察哪些参数，而在高频小信号应用中又必须重点关注哪些非理想因素，这种针对性的指导非常实用。它不是一本“万金油”的书，而是针对特定工程目标进行优化的工具书。书中还包含了一些关于仿真软件（如Spice模型参数提取）的经验分享，这些“过来人”的经验之谈，比纯粹的理论推导更有助于快速形成设计直觉。总而言之，这本书以一种非常高效且实用的方式，将深奥的半导体理论包装成了可以直接投入工程实践的知识体系，是电子工程师工具箱中不可或缺的一员。

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我是在一个非常紧张的项目周期内接触到这本书的，当时急需快速掌握某种特定拓扑的开关电源设计，对理论基础和实际操作的结合点要求极高。这本书的结构设计非常巧妙，它没有像许多理论书籍那样沉溺于纯粹的数学推导，而是非常注重工程实践中的“为什么”和“怎么办”。书中对不同工作模式下的器件响应特性分析得极其透彻，尤其是在讨论高频开关损耗的部分，作者给出的分析框架直接帮我解决了一个困扰已久的设计难题——如何平衡导通损耗和开关损耗。更难能可贵的是，它还涉及到了PCB布局和热管理对器件性能的实际影响，这在许多理论书籍中是难以见到的深度。我特别喜欢其中关于“寄生效应”的章节，作者用非常平实的语言解释了电感和电容是如何在电路中“捣乱”的，并给出了实用的抑制方法。这本书更像是一位经验丰富的老工程师在耳边指导你，而不是冷冰冰的教材。虽然内容涉及面很广，但作者的行文风格极其凝练且重点突出，我能够根据项目需求快速定位到我需要的章节，并迅速找到可应用的知识点，极大地提高了我的工作效率。如果你是需要将理论迅速转化为生产力的工程师，这本书的实用价值是无可估量的。

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