微电子器件与IC设计基础

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

2．1．2PN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

2．2．1PN结的正向特性

2．2．2PN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

2．3．1PN结空间电荷区中的复合电流

2．3．2PN结空间电荷区中的产生电流

2．3．3PN结表面漏电流与表面复合、产生电流

2．3．4PN结的温度特性

2．4PN结的击穿

2．4．1PN结空间电荷区中的电场

2．4．2PN结的雪崩击穿和隧道击穿

2．5PN结的电容

2．5．1PN结的势垒电容

2．5．2PN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双极晶体管盲流伏安特性

3．5．1均匀基区晶体管直流伏安特性

3．5．2双极晶体管的特性曲线

3．5．3EbersMoll模型

3．6交流小信号电流增益及频率特性参数

3．6．1交流小信号电流传输

3．6．2BJT交流小信号模型

3．6．3交流小信号传输延迟时间

3．6．4交流小信号电流增益

3．6．5频率特性参数

3．7双极晶体管的开关特性

3．7．1晶体管的开关作用

3．7．2正向压降和饱和压降

3．7．3晶体管的开关过程

3．7．4双极晶体管的开关时间

思考题3

习题3

第4章结型场效应晶体管

4．1JFET结构与工作原理

4．1．1PNJFET基本结构

4．1．2JFET工作原理

4．1．3JFET特性曲线

4．1．4夹断电压及饱和漏源电压

4．2MESFET

4．2．1金属与半导体接触

4．2．2MESFET基本结构

4．2．3MESFET工作原理

4．3JFET直流特性

4．4直流特性的非理想效应

4．4．1沟道长度调制效应

4．4．2速度饱和效应

4．4．3亚阈值电流

4．5JFET的交流小信号特性

4．5．1JFET的低频交流小信号参数

4．5．2JFET本征电容

4．5．3交流小信号等效电路

4．5．4JFET的频率参数

思考题4

习题4

第5章MOSFET

5．1MOS结构及其特性

5．2MOSFET的结构及工作原理

5．2．1MOSFET基本结构

5．2．2MOSFET基本类型

5．2．3MOSFET基本工作原理

5．2．4MOSFET转移特性

5．2．5MOSFET输出特性

5．3MOSFET的阈值电压

5．3．1阈值电压的含义

5．3．2平带电压

5．3．3实际MOS结构的电荷分布

5．3．4阈值电压表示式

5．3．5VBS≠O时的阈值电压

5．3．6影响阈值电压的因素

5．4MOSFET直流特性

5．4．1萨支唐方程

5．4．2影响直流特性的因素

5．4．3击穿特性

5．4．4亚阈特性

5．5MOSFET小信号特性

5．5．1交流小信号参数

5．5．2本征电容

5．5．3交流小信号等效电路

5．5．4截止频率

5．6MOSFET开关特性

5．6．1开关原理

5．6．2开关时间

5．7短沟道效应及按比例缩小规则

5．7．1短沟道效应的含义

5．7．2短沟道对阈值电压的影响

5．7．3窄沟道对阈值电压的影响

5．7．4按比例缩小规则

思考题5

习题5

第6章集成电路概论

6．1什么是集成电路

6．2集成电路的发展历史

6．3集成电路相关产业及发展概况

6．4集成电路分类

6．5集成电路工艺概述

6．5．1外延生长

6．5．2氧化

6．5．3掺杂

6．5．4光刻

6．5．5刻蚀

6．5．6淀积

6．5．7钝化

6．6CMOS工艺中的无源器件及版图

6．6．1电阻

6．6．2电容

6．6．3电感

6．7CMOS工艺中的有源器件及版图

6．7．1NMOS

6．7．2PMOS

6．7．3NPN

6．7．4PNI

6．8CMOS反相器

6．8．1CMOS反相器的直流特性

6．8．2CMOS反相器的瞬态特性

6．8．3CMOS反相器的功耗与设计

6．8．4CMOS反相器的制作工艺及版图

6．9CMOS传输门

6．9．1NMOS传输门的特性

6．9．2PMOS传输门的特性

6．9．3CMOS传输门的特性

6．10CMOS放大器

6．10．1共源放大器

6．10．2源极跟随器

6．10．3共栅放大器

思考题6

习题6

第7章集成电路设计基础

7．1模拟集成电路设计概述

7．2模拟集成电路的设计流程及EDA

7．2．1模拟集成电路设计一般流程

7．2．2模拟集成电路设计相关EDA

7．2．3模拟集成电路设计实例

7．3数字集成电路设计流程及EDA

7．3．1数字集成电路设计一般流程

7．3．2数字集成电路设计相关EDA

7．3．3VetiogHDL及数字电路设计

7．4集成电路版图设计

7．4．1集成电路版图设计基本理论

7．4．2版图设计的方式

7．4．3半定制数字集成电路版图设计

7．4．4全定制模拟集成电路版图设计

思考题7

习题7

参考文献

附录

附录A硅电阻率与杂质浓度关系

附录B硅中载流子迁移率与杂质浓度关系

附录Csi和GaAs在300K的性质

附录D常用元素、二元及三元半导体性质

附录E常用物理常数

附录F国际单位制(sI单位)

附录G单位词头

　　《微电子器件与IC设计基础》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MESFET概要；集成电路基本概念及集成电路设计方法。　　本书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。　　本书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MESFET概要；集成电路基本概念及集成电路设计方法。共计7章。　　本书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。