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出版者:电子工业

作者:(加)奥恩|译者

出品人:

页数:228

译者:

出版时间:2009-1

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787121078552

丛书系列:

图书标签:

• 简体中文
• 机器
• 中国
• 2009
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现代半导体器件物理与应用前沿 图书简介 本书旨在深入剖析现代半导体器件的物理基础、先进制造工艺以及在现代电子系统中的前沿应用。内容覆盖从基础的半导体材料科学到尖端的异质结构器件设计，力求为读者构建一个全面、系统且具有前瞻性的知识框架。本书的读者群体主要面向电子工程、材料科学、物理学等相关领域的研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生。 第一部分：半导体材料基础与晶体结构 本部分首先回顾了半导体物理学的基本原理，重点关注能带理论在理解电子行为中的核心作用。详细阐述了本征半导体、N型和P型掺杂半导体的载流子浓度、迁移率及其温度依赖性。 晶体生长与缺陷控制： 深入探讨了高性能半导体器件制造的关键——高质量晶体生长技术。详细介绍了如CZ（直拉法）和LEC（液封直拉法）在硅和砷化镓晶体生长中的应用，并重点分析了晶体缺陷（如位错、点缺陷）如何影响器件性能和可靠性。特别辟出一章讨论半导体异质结构的形成机制，包括晶格失配（Lattice Mismatch）导致的应力累积和可能的缺陷生成，这是高功率、高频率器件实现的基础。 界面物理与表面效应： 半导体器件的性能往往受限于材料界面和表面状态。本书详尽讨论了金属-半导体接触的肖特基势垒的形成，以及界面态密度（Interface State Density）对MOS结构电容-电压特性的影响。此外，还引入了钝化技术的原理，如热氧化层和氮化物薄膜，如何有效降低表面复合速度，提升器件的耐压能力和长期稳定性。 第二部分：核心半导体器件结构与工作机理 本部分将重点聚焦于当前主流和新兴的半导体器件，详细解析其物理模型和工作机制。 MOSFETs的深度剖析： 从最基本的PN结开始，系统地推导了理想MOS电容器的C-V特性。随后，深入讲解了金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的工作原理，包括亚阈值区、线性区和饱和区的I-V特性。章节特别强调了短沟道效应（Short-Channel Effects），如DIBL（漏致势垒降低）和阈值电压滚降（Threshold Voltage Roll-off），并介绍了现代工艺中用于抑制这些效应的结构创新，如SOI（绝缘体上硅）技术和FinFET（鳍式场效应晶体管）的几何优势。 双极性晶体管（BJT）与HBT的性能极限： 详细阐述了BJT的Ebers-Moll模型及其局限性。重点讨论了异质结双极性晶体管（HBT）的优越性，特别是如何通过窄禁带发射极材料来提高载流子注入效率和截止频率（$f_T$）。分析了HBT在高速电路和高功率应用中的优势与挑战。 新兴高电子迁移率器件（HEMT）： 针对高频和高功率应用，本书对高电子迁移率晶体管（HEMT）进行了深入的专题研究。详细解析了二维电子气（2DEG）的形成机制，这是HEMT实现超高速度和低噪声特性的物理基础。对比了基于InP、GaAs和GaN等不同材料体系的HEMT结构，并分析了其在高功率密度下的热管理问题。 第三部分：功率半导体与宽禁带材料 随着能源效率要求的提高，功率电子领域对新型半导体材料的需求日益迫切。本部分专门探讨宽禁带（WBG）半导体器件。 碳化硅（SiC）与氮化镓（GaN）的物理优势： 系统地介绍了SiC和GaN材料相对于传统硅（Si）在高击穿电场强度、高热导率和高电子饱和迁移率方面的巨大优势。通过对比其禁带宽度、临界击穿场强和德拜长度，阐明了WBG器件在实现更高工作电压和更高开关频率方面的潜力。 WBG功率器件的结构设计： 详细介绍了基于SiC的JFET（结型场效应晶体管）和MOSFET的设计原理，以及GaN基HEMT在功率集成电路中的应用。重点讨论了导通电阻（$R_{DS(on)}$）的优化策略，这直接关系到器件的导通损耗。此外，分析了陷波效应（Trapping Effects）在GaN器件中引起的开关瞬态问题，以及通过结构工程（如引入缓冲层）来缓解这些问题的技术。 第四部分：先进器件的建模、仿真与可靠性 成功的工程应用离不开精确的器件模型和严格的可靠性评估。 器件参数提取与建模： 本部分介绍了如何从实验数据中精确提取关键器件参数。详细讲解了针对不同工作状态（如弱反型、强反型）下的BSIM模型的结构和参数意义。对于非理想效应，如沟道长度调制、自热效应（Self-Heating Effect）和载流子注入效应，本书提供了相应的修正模型和仿真方法。 热管理与可靠性： 功率和高频器件的可靠性严重依赖于散热设计。本章分析了热阻抗的测量方法，并探讨了电迁移（Electromigration）、负偏压晶体管老化（NBTI）以及雷击和静电放电（ESD）防护的物理机制。特别是对于GaN器件，着重分析了穿透效应（Avalanche Breakdown）的发生机理及其对器件寿命的影响。 集成电路中的器件互连： 讨论了先进集成电路中金属互连线（如铜和钌）的电迁移问题，以及低介电常数（Low-k）材料在降低RC延迟中的作用和面临的机械稳定性挑战。 本书通过严谨的物理推导、详细的结构解析和前沿的应用案例，为读者提供了一个理解和设计下一代高性能半导体器件的坚实基础。

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这本书的书名很有意思，《射频微波功率场效应管的建模与特征》。听起来就非常专业，我一直对射频微波这个领域抱有极大的好奇心，尤其是涉及到功率场效应管的部分。我之前涉猎过一些基础的半导体器件知识，但对于功率器件在射频微波应用中的精细建模和特性分析，感觉还是非常高深的。我设想这本书应该会深入浅出地讲解功率场效应管的物理原理，如何将其转化为数学模型，以及这些模型如何在实际的射频微波电路设计中发挥作用。我期待书中能有很多实际的案例，比如在功率放大器、开关电路等典型应用场景下，如何利用精确的建模来优化器件性能，提高电路的效率和稳定性。另外，对于“特征”这个词，我感觉它包含了器件的各种工作特性，比如线性度、噪声系数、热效应等等，这些都是在设计高频高功率电路时必须考虑的关键因素。如果这本书能够提供一些实用的仿真工具使用指南，或者分析一些常见的建模错误和规避方法，那就再好不过了。我个人对这本书的期望值很高，希望它能填补我在这一领域的知识空白，并为我未来的学习和工作提供坚实的理论基础和实践指导。

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《射频微波功率场效应管的建模与特征》这本书名，让我脑海中浮现出的是一个高度专业化和精密的科学领域。我猜想，这本书的内容必定是围绕着如何准确地描述和预测射频微波功率场效应管（RF & Microwave Power FETs）在各种工作条件下的行为展开的。对于“建模”部分，我推测其核心在于建立一套数学模型，能够精确地反映出这些器件在高频、大功率工作时的复杂特性，这可能涉及到半导体物理、电磁场理论以及电路理论的深度结合。我期待书中会详细介绍不同层次的建模方法，从基于物理的参数模型，到更贴近实际应用的黑箱模型或混合模型，以及在各种仿真软件（如ADS, HFSS等）中实现这些模型的具体操作。而“特征”的分析，我则认为会深入探讨功率场效应管的关键性能指标，比如功率输出、效率、线性度、噪声系数、阻抗匹配要求、热管理等，并且会分析这些特征如何受到工艺、结构以及工作点等多种因素的影响。我希望这本书能为我揭示如何通过对这些特征的深入理解，来优化射频微波功率放大器的设计，从而达到更高的性能和更低的成本。

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坦白说，《射频微波功率场效应管的建模与特征》这个书名，让我瞬间联想到那些堆满公式和理论的学术专著。我脑海里勾勒出的画面是，厚厚的书页，密密麻麻的文字，以及各种复杂的图表和数学推导。我对这个主题本身并没有太多先验知识，但作为一个对科技前沿略有关注的读者，我能理解功率场效应管在现代通信、雷达等领域的重要性。我猜想，这本书的读者群体应该是电子工程、通信工程专业的学生、研究人员，或者是在射频微波领域工作的工程师。我好奇的是，这本书的“建模”部分会涉及哪些具体的数学工具和方法？是基于物理的建模，还是基于黑箱模型的建模？又或者是两者的结合？而“特征”的分析，我又会看到哪些关于器件在不同频率、不同功率等级下的行为描述？我会不会了解到不同类型的功率场效应管，例如LDMOS、GaN HEMT等，它们各自的建模难点和特性差异？我希望这本书的语言风格是严谨且清晰的，即使对于初学者来说，也能循序渐进地理解其中的奥秘，而不是直接被晦涩的术语和公式吓退。如果书中能包含一些历史回顾，介绍功率场效应管技术的发展历程，我想那会更有意思。

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看到《射频微波功率场效应管的建模与特征》这个标题，我立刻感觉它是一本面向专业领域读者的深度著作。我对“建模”这个词的理解，是希望能找到一种方法，能够用数学语言精确地描述出射频微波功率场效应管的工作原理和特性。这可能涉及到对器件内部物理过程的深入剖析，比如载流子的输运、电场分布、寄生参数的影响等等，然后将这些物理过程转化为一系列能够被计算机仿真所使用的方程组或参数化模型。至于“特征”，我猜想这指的是器件在实际工作时所展现出来的各种性能指标，例如功率输出能力、效率、线性度、噪声表现、阻抗特性，甚至是可靠性等方面。我期望这本书能够详细讲解如何测量和分析这些特征，并说明它们是如何与器件的结构、材料以及工作条件相互关联的。对于我这样一个对电子器件充满好奇的读者来说，我希望能从这本书中了解到，工程师们是如何通过建立精确的模型，来预测和控制功率场效应管的性能，从而在复杂的射频微波系统中实现最佳的设计。

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拿到《射频微波功率场效应管的建模与特征》这本书，我的第一反应是，这绝对是一本硬核技术读物。我并非专业从事射频微波领域，但我对其中涉及的“建模”和“特征”这两个概念产生了浓厚的兴趣。我设想，对于一个功率场效应管来说，它的“建模”一定是为了描述其在射频微波条件下的电学行为，并且要足够精确，才能在电路设计中被可靠地应用。这或许意味着需要深入理解其内部的物理机制，比如沟道电荷的动态变化、寄生效应的处理、以及高频下各种非线性效应的表现。而“特征”则可能涵盖了器件在不同工作状态下的各种参数，例如功率增益、效率、失真度、噪声指标，甚至是热稳定性等。我好奇的是，这本书会如何系统地梳理和讲解这些复杂的概念？是会从基础的肖特基结、MOS电容讲起，然后逐步过渡到功率场效应管的复杂结构，再到高频下的等效电路模型，最后讨论不同应用的特定建模技巧？我希望能从中学习到如何从一个器件的数据手册中提取关键信息，并将其转化为可用的模型参数，从而在设计中做出明智的决策。

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