微電子專業(yè)英語——集成電路專業(yè)英語(第2版)
定 價:79.9 元
- 作者:李聰
- 出版時間:2025/10/1
- ISBN:9787121515552
- 出 版 社:電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TN4
- 頁碼:368
- 紙張:
- 版次:01
- 開本:16開
本書是微電子與集成電路設(shè)計相關(guān)技術(shù)的專業(yè)英語教材,緊扣基本概念、基本理論和分析方法。全書共27講,分為4部分:半導(dǎo)體物理基礎(chǔ),主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體概述、晶體結(jié)構(gòu)、能帶模型、平衡半導(dǎo)體、載流子輸運、半導(dǎo)體中的非平衡過剩載流子;半導(dǎo)體器件,主要內(nèi)容包括pn結(jié)、金屬-半導(dǎo)體接觸、異質(zhì)結(jié)、雙極晶體管、現(xiàn)代雙極晶體管結(jié)構(gòu)、MOSFET基礎(chǔ)、MOSFET的非理想效應(yīng)、先進的MOSFET器件;集成電路設(shè)計,主要內(nèi)容包括集成電路簡介、模擬集成電路設(shè)計、數(shù)字集成電路設(shè)計、半導(dǎo)體存儲器、射頻集成電路設(shè)計、仿真與驗證;半導(dǎo)體技術(shù)與工藝,主要內(nèi)容包括:半導(dǎo)體技術(shù)簡介、雙極技術(shù)和砷化鎵數(shù)字邏輯工藝、CMOS工藝、可靠性等。本書提供兩個附錄半導(dǎo)體微波與功率器件和超越摩爾定律,可掃描書中二維碼拓展閱讀;配套電子課件、習(xí)題參考答案、部分課文錄音、英文閱讀材料譯文等,請登錄華信教育資源網(wǎng)注冊下載。本書既可作為高等學(xué)校微電子、集成電路、電子及相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生相關(guān)課程的教材,也可作為職業(yè)本科和高職高專相關(guān)課程的教材,還可供集成電路領(lǐng)域相關(guān)科研工作者和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。
李聰,博士、副教授、博士生導(dǎo)師,主要研究方向為新型半導(dǎo)體器件及電路研究。2008年在芬蘭奧盧(oulu)大學(xué)訪問研究,2011 年在歐洲微電子中心(IMEC)訪問研究。2015年-2016年在美國佛羅里達大學(xué)(UF)訪問研究。主持國家自然科學(xué)基金兩項,參與多項國防科研項目,發(fā)表論文30余篇,專利5個。
目 錄
Session 1 Introduction to Semiconductor 1
1.1 What Is Semiconductor 1
1.2 Classification of Semiconductor 3
Reading Materials 3
Session 2 Crystal Structure 9
2.1 Primitive Cell and Crystal Plane 9
2.2 Atomic Bonding 11
Reading Materials 12
Session 3 Band Model 17
3.1 Introduction to Quantum Mechanics 17
3.1.1 The Principle of Energy Quanta 17
3.1.2 Schrodinger’s Wave Equation 18
3.2 Band 18
3.3 Effective Mass Theory 19
Reading Materials 20
Session 4 The Semiconductor in
Equilibrium 23
4.1 Charge Carriers in Semiconductor 23
4.2 Intrinsic Semiconductor 25
4.3 Extrinsic Semiconductor 26
Reading Materials 28
Session 5 Carrier Transport 32
5.1 Overview of Carrier Transport 32
5.2 Low Field Transport 33
5.2.1 Mobility 33
5.2.2 Microscopic Scattering Processes 34
5.3 High Field Transport 35
5.4 Diffusion Current 36
Reading Materials 38
Session 6 Nonequilibrium Excess Carriers
in Semiconductor 42
6.1 Recombination 42
6.1.1 Band to Band Recombination 42
6.1.2 Free-Exciton Recombination 43
6.1.3 Auger Recombination 43
6.1.4 Band-Impurity Recombination 43
6.1.5 Surface Recombination 44
6.2 Minority Carrier Lifetime 44
6.3 Ambipolar Transport 45
Reading Materials 46
Session 7 The pn Junction (Ⅰ) 49
7.1 Introduction 49
7.2 Basic Structure of the pn Junction 49
7.3 Energy Band Diagram for a pn
Junction 50
7.4 Ideal Current-Voltage Relationship 51
7.5 Characteristics of a Practical Diode 51
Reading Materials 52
Session 8 The pn Junction(Ⅱ) 57
8.1 Breakdown in pn Junction 57
8.2 Small-Signal Diffusion Resistance
of the pn Junction 57
8.3 Junction Capacitance 58
8.4 Diffusion or Storage Capacitance 59
8.5 Diode Transients 60
8.6 Circuit Models for Junction Diodes 60
Reading Materials 61
Session 9 Metal-Semiconductor
Contacts 65
9.1 Schottky Contacts 65
9.1.1 Schottky Contacts in Equilibrium 66
9.1.2 Schottky Contacts under Applied
Bias 68
9.2 Ohmic Contacts 70
Reading Materials 72
Session 10 Heterojunctions 75
10.1 Strain and Stress at Heterointerfaces 75
10.2 Heterojunction Materials 76
10.3 Energy-Band Diagram 78
Reading Materials 79
Session 11 The Bipolar Junction
Transistor (Ⅰ) 82
11.1 The Bipolar Junction Transistor Construction 82
11.2 Transistor Action 82
11.3 Nonideal Effects 83
11.4 Base Resistance 85
Reading Materials 86
Session 12 The Bipolar Junction
Transistor (Ⅱ) 90
12.1 Breakdown Voltage 90
12.2 Frequency Limits of BJT 91
12.3 The Schottky-Clamped Transistor 92
12.4 Small-Signal Transistor Model 93
Reading Materials 94
Session 13 Modern BJT Structures 97
13.1 Introduction 97
13.2 Deep-Trench Isolation 97
13.3 Polysilicon Emitter 98
13.4 Self-Aligned Polysilicon Base
Contact 98
13.5 Pedestal Collector 98
13.6 SiGe-Base 99
Reading Materials 99
Session 14 Basics of MOSFETs 104
14.1 Introduction 104
14.2 General Characteristics of a
MOSFET 104
14.3 MOS System 105
14.4 Work Function Differences 106
14.5 Flat-Band Voltage 106
14.6 Threshold Voltage 107
Reading Materials 107
Session 15 Nonideal Effects of
MOSFETs 111
15.1 Introduction 111
15.2 Effective Mobility 111
15.3 Velocity Saturation 111
15.4 Channel-Length Modulation 112
15.5 DIBL 112
15.6 Hot-Carrier Effect 113
15.7 GIDL 114
Reading Materials 114
Session 16 Advanced MOSFET
Devices 118
16.1 Introduction 118
16.2 Channel Doping Profile 118
16.3 Gate Stack 118
16.4 Source/Drain Design 119
16.5 Schottky-Barrier Source/Drain 120
16.6 Raised Source/Drain 120
16.7 SOI 121
16.8 Three Dimensional Structure 121
Reading Materials 122
Session 17 Introduction to Integrated
Circuits 127
17.1 Introduction 127
17.2 Size and Complexity of Integrated Circuits 128
17.3 Semiconductor Device for Integrated Circuits 129
17.4 IC Design Process 131
Reading Materials 132
Session 18 Analog Integrated Circuits
Design 138
18.1 Introduction 138
18.2 Analog Signal Processing 140
18.3 CMOS Technology 141
18.4 Amplifiers 141
18.5 Differential Amplifiers 142
18.6 Operational Amplifiers 143
18.7 Characterization of Op Amps 144
Reading Materials 145
Session 19 Digital Integrated Circuits
Design 149
19.1 Introduction 149
19.2 The Static CMOS Inverter 149
19.2.1 Switching Threshold 150
19.2.2 Noise Margins 150
19.2.3 Performance of CMOS Inverter:
The Dynamic Behavior 151
19.3 Designing Combinational Logic
Gates in CMOS 153
19.3.1 Static CMOS Design 153
19.3.2 Dynamic CMOS Design 156
Reading Materials 157
Session 20 Semiconductor Memories 162
20.1 Introduction 162
20.2 SRAM 163
20.3 DRAM 164
20.4 Flash Memories 165
Reading Materials 167
Session 21 Radio Frequency Integrated Circuits Design 172
21.1 Introduction 172
21.2 RF System Performance Metrics 173
21.3 RF Transceiver Architectures 174
21.4 RF Passive Component 174
21.5 Low-Noise Amplifier 175
21.6 Frequency Synthesizer 176
21.7 Transmitter 177
21.7.1 Up conversion versus Downconversion 177
21.7.2 Mixer 178
21.7.3 RF PA (Power Amplifier) 178
Reading Materials 179
Session 22 Simulation and Verification 186
22.1 Introduction 186
22.2 SPICE Circuit Simulator 186
22.2.1 SPICE Models 186
22.2.2 Circuit Simulation 188
22.3 Circuit Design Automation with
Verilog 189
22.3.1 Digital Design Flow 189
22.3.2 Verilog HDL 190
22.4 Verification 191
Reading Materials 192
Session 23 Introduction to the Semiconductor
Technology (Ⅰ) 196
23.1 The Development of Semiconductor Technology 196
23.2 Wafer Fabrication 197
23.2.1 Wafer Preparation 197
23.2.2 Oxidation 198
23.2.3 Diffusion 199
23.2.4 Ion Implantation 199
23.2.5 Chemical-Vapor Deposition 199
23.2.6 Metallization 200
23.2.7 Photolithography 200
23.2.8 Etching 201
Reading Materials 202
Session 24 Introduction to the Semiconductor Technology (Ⅱ) 205
24.1 Assembly 205
24.2 Metrology 207
Reading Materials 209
Session 25 Bipolar Technology and GaAs Digital Logic Process 212
25.1 Bipolar Technology 212
25.1.1 pn Junction Isolated Bipolar IC Technology 212
25.1.2 Dielectrically Isolated Bipolar Technologies 216
25.2 GaAs Digital Logic Process 217
Reading Materials 219
Session 26 CMOS Technology 224
26.1 CMOS Fabrication Sequence 224
26.2 Twin Well and Retrograde Well 226
26.3 Isolation 227
26.4 Structures that Reduce the
Drain Field 227
26.5 Gate Engineering 228
Reading Materials 229
Session 27 Reliability 235
27.1 Introduction 235
27.2 Failure Modes 237
Reading Materials 241
參 考 譯 文
第1講 半導(dǎo)體概述 245
1.1 什么是半導(dǎo)體 245
1.2 半導(dǎo)體的分類 246
第2講 晶體結(jié)構(gòu) 247
2.1 原胞和晶面 247
2.2 原子價鍵 249
第3講 能帶模型 250
3.1 量子力學(xué)簡介 250
3.2 能帶 251
3.3 有效質(zhì)量理論 251
第4講 平衡半導(dǎo)體 252
4.1 半導(dǎo)體中的帶電載流子 252
4.2 本征半導(dǎo)體 254
4.3 非本征半導(dǎo)體 255
第5講 載流子輸運 256
5.1 載流子輸運概要 256
5.2 低場輸運 258
5.3 強場輸運 260
5.4 擴散電流 260
第6講 半導(dǎo)體中的非平衡過剩載流子 261
6.1 復(fù)合 262
6.2 少數(shù)載流子壽命 264
6.3 雙極輸運 264
第7講 pn結(jié)(Ⅰ) 265
7.1 概述 265
7.2 pn結(jié)的基本結(jié)構(gòu) 265
7.3 pn結(jié)的能帶圖 266
7.4 理想電流-電壓關(guān)系 267
7.5 實際二極管特性 267
第8講 pn結(jié)(Ⅱ) 268
8.1 pn結(jié)擊穿 268
8.2 pn結(jié)的小信號擴散電阻 269
8.3 結(jié)電容 269
8.4 擴散電容(存儲電容) 270
8.5 二極管瞬態(tài)特性 271
8.6 pn結(jié)二極管的電路模型 271
第9講 金屬-半導(dǎo)體接觸 272
9.1 肖特基接觸 272
9.2 歐姆接觸 276
第10講 異質(zhì)結(jié) 277
10.1 異質(zhì)界面的應(yīng)變與應(yīng)力 277
10.2 異質(zhì)結(jié)材料 278
10.3 能帶圖 280
第11講 雙極晶體管(Ⅰ) 281
11.1 雙極晶體管結(jié)構(gòu) 281
11.2 晶體管作用 281
11.3 非理想效應(yīng) 282
11.4 基區(qū)電阻 284
第12講 雙極晶體管(Ⅱ) 285
12.1 擊穿電壓 285
12.2 雙極晶體管的頻率特性 286
12.3 肖特基鉗位晶體管 286
12.4 晶體管的小信號模型 287
第13講 現(xiàn)代雙極晶體管結(jié)構(gòu) 288
13.1 引言 288
13.2 深槽隔離 288
13.3 多晶硅發(fā)射極 289
13.4 自對準多晶硅基極接觸 289
13.5 臺狀摻雜集電區(qū) 289
13.6 SiGe基區(qū) 290
第14講 MOSFET基礎(chǔ) 290
14.1 引言 290
14.2 MOSFET的一般特征 291
14.3 MOS系統(tǒng) 291
14.4 功函數(shù)差 292
14.5 平帶電壓 292
14.6 閾值電壓 293
第15講 MOSFET的非理想效應(yīng) 293
15.1 引言 293
15.2 有效遷移率 293
15.3 速度飽和 294
15.4 溝道調(diào)制效應(yīng) 294
15.5 漏致勢壘降低 295
15.6 熱電子效應(yīng) 295
15.7 柵致漏極泄漏電流 296
第16講 先進的MOSFET器件 296
16.1 引言 296
16.2 溝道摻雜分布 296
16.3 柵疊層 297
16.4 源/漏設(shè)計 297
16.5 肖特基源/漏 298
16.6 提升的源/漏 298
16.7 SOI(絕緣層上的硅) 299
16.8 三維結(jié)構(gòu) 299
第17講 集成電路簡介 300
17.1 概述 300
17.2 集成電路的面積和復(fù)雜度 301
17.3 集成電路中的半導(dǎo)體器件 302
17.4 集成電路設(shè)計過程 303
第18講 模擬集成電路設(shè)計 304
18.1 概述 304
18.2 模擬信號處理 306
18.3 CMOS工藝 307
18.4 放大器 307
18.5 差分放大器 308
18.6 運算放大器 309
18.7 運放的特點 309
第19講 數(shù)字集成電路設(shè)計 310
19.1 介紹 310
19.2 靜態(tài)CMOS反相器 310
19.3 CMOS組合邏輯門的設(shè)計 313
第20講 半導(dǎo)體存儲器 317
20.1 簡介 317
20.2 靜態(tài)隨機存取存儲器
(SRAM) 318
20.3 動態(tài)隨機存取存儲器
(DRAM) 319
20.4 閃存 320
第21講 射頻集成電路設(shè)計 322
21.1 概述 322