光电检测技术与系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:292

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出版时间:2009-6

价格:32.00元

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isbn号码:9787121087196

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现代电子信息工程中的关键技术：集成电路设计与制造 图书简介 随着信息技术的飞速发展，集成电路（IC）已成为现代电子设备的心脏和大脑。从智能手机、计算机到航空航天、汽车电子，几乎所有高科技产品都离不开高性能、低功耗的集成电路。本书旨在为电子信息工程、微电子学、通信工程等相关专业的学生及工程技术人员，提供一套全面、深入且与时俱进的集成电路设计与制造技术知识体系。 本书内容涵盖了集成电路从概念设计到最终制造的全流程，重点关注当前行业内最为关键和前沿的技术点。全书结构严谨，逻辑清晰，力求理论与实践紧密结合，帮助读者构建扎实的专业基础，并掌握解决实际工程问题的能力。 第一部分：集成电路基础与器件物理 本部分为后续高级内容奠定理论基础，深入剖析了构成现代集成电路的基本单元——半导体器件的物理特性和工作原理。 1. 半导体物理基础回顾 系统回顾了半导体材料的能带理论、载流子输运机制（漂移与扩散），以及PN结的基本特性。重点阐述了杂质掺杂对半导体电学性能的影响，为理解MOSFET的运行机制做铺垫。 2. MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）原理 这是现代数字和模拟电路的基石。本书详细分析了增强型和结型MOSFET的结构、工作区（截止区、线性区、饱和区）的电学特性曲线。特别关注了沟道长度调制效应、亚阈值导通现象以及阈值电压的精确控制技术，如栅氧化层厚度和掺杂浓度的设计对器件性能的影响。 3. 先进器件结构与挑战 随着摩尔定律的推进，传统平面MOSFET已接近其物理极限。本章深入探讨了应对短沟道效应的解决方案，包括： SOI (Silicon-On-Insulator) 结构：分析其寄生电容降低和抗闩锁效应的优势。 FinFET (鳍式场效应晶体管)：详细解析其三维结构如何实现对沟道更优的静电控制能力，是当前主流先进制程的关键技术。 隧道场效应晶体管 (TFET)：探讨其突破玻尔兹曼限制，实现更低亚阈值摆幅（SS）的潜力。 第二部分：CMOS集成电路设计与工艺兼容性 本部分将理论知识转化为实际设计能力，聚焦于CMOS（互补金属氧化物半导体）技术的应用，这是当前大规模集成电路（LSI/VLSI）的主流技术。 4. 标准CMOS器件模型与参数提取 介绍如何使用SPICE等仿真工具中的半导体模型（如BSIM模型）来精确描述晶体管的非理想行为。讨论了工艺角（PVT：工艺、电压、温度）变化对器件参数的显著影响，以及设计时必须考虑的裕度。 5. 亚纳米工艺设计规则与版图（Layout） 随着特征尺寸的缩小，设计规则（DRC）变得极为复杂。本章详述了先进工艺节点（如10nm、7nm及以下）的光刻（Lithography）、刻蚀（Etching）等关键制造步骤对版图设计提出的限制，如最小线宽、间距、多重曝光（LELE/SADP）的要求。强调了寄生参数提取（LVS/DRC）在确保设计正确性中的核心地位。 6. 互连线延迟与信号完整性 在深亚微米工艺中，互连线的电阻和电容（RC延迟）已成为限制电路速度的主要瓶颈，而非晶体管本身。本部分深入分析了电迁移 (Electromigration) 效应、串扰 (Crosstalk) 现象，并介绍了采用低介电常数（Low-k）材料和铜（Cu）互连技术来降低延迟和功耗的策略。 第三部分：数字集成电路设计方法学 本部分侧重于如何利用自动化工具和设计流程，高效地构建复杂的数字系统。 7. 组合逻辑与时序电路设计 从基本逻辑门（NAND/NOR）的优化设计入手，扩展到复杂的组合电路模块（如加法器、多路选择器）的功耗和速度优化。在时序电路部分，重点讲解了触发器（Flip-Flop）的类型选择、建立时间（Tsu）和保持时间（Th）的约束分析，以及如何通过时钟树综合（CTS）来解决时钟偏斜（Skew）问题。 8. 低功耗数字设计技术 功耗是便携式设备设计的核心挑战。本书系统介绍了静态功耗（漏电流）和动态功耗（开关功耗）的来源，并详细阐述了降低功耗的多种设计技术： 电压调节与门控：动态电压和频率调节（DVFS）。 多阈值设计 (Multi-Vt)：使用高Vt管降低漏电，低Vt管保持速度。 时钟门控 (Clock Gating)：在非活动模块中关闭时钟信号。 9. 综合、布局规划与物理实现 详述了从RTL（寄存器传输级）代码到GDSII（最终版图数据）的完整流程：逻辑综合（Synthesis）、静态时间分析（STA）、布局规划（Floorplanning）和自动布局布线（Place & Route）。强调了如何通过迭代优化，平衡面积、功耗和性能（PPA）。 第四部分：模拟与混合信号电路基础 数字电路与物理世界的接口通常需要模拟电路实现，本部分介绍了关键的模拟模块设计。 10. 运算放大器（Op-Amp）设计 分析了单级和多级运算放大器的架构，重点讨论了零点补偿、相位裕度（Phase Margin）的设计，以及如何通过版图技术（如共质心设计）来抑制噪声和串扰。 11. 数据转换器（ADC/DAC） 详细解析了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的基本工作原理和关键性能指标（如INL/DNL、SFDR）。重点介绍了高精度的SAR（逐次逼近寄存器）ADC和Delta-Sigma ($DeltaSigma$) ADC的设计与校准方法。 第五部分：先进制造工艺与可靠性 集成电路的性能高度依赖于制造工艺的精度和可靠性保障。 12. 关键制造工艺流程 系统介绍了半导体晶圆制造的流程，包括硅材料生长、氧化、薄膜沉积（CVD/PVD）、光刻（曝光与显影）、干法和湿法刻蚀、离子注入（掺杂）等核心步骤。特别强调了极紫外光刻（EUV）在先进制程中的应用挑战与机遇。 13. 电路可靠性与测试 讨论了集成电路在长期工作中所面临的可靠性问题，如热载流子注入（HCI）、偏置温度不稳定性（BTI）、以及对静电放电（ESD）的防护电路设计。最后，介绍了测试结构（DFT）的设计，如扫描链（Scan Chain）的插入，以确保芯片在出厂前通过功能和时序验证。 本书力求全面覆盖集成电路设计与制造领域的核心知识，适合作为高等院校相关专业教材，或供行业工程师进行系统性进修参考。其内容深度足以支撑学生完成毕业设计或初级工程师进入芯片设计流程的实战需求。

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这本书真是让人惊喜！我一直对光学在现代科技中的应用很感兴趣，但总是觉得有些理论性的书籍读起来枯燥乏味。没想到《光电检测技术与系统》这本书，在深入探讨核心技术的同时，却能写得如此生动有趣。作者用了很多贴近生活的例子，比如手机摄像头如何捕捉光线成像，或者我们日常生活中遇到的红外感应门是如何工作的。这些例子让我立刻觉得那些复杂的公式和原理不再是遥不可及的象牙塔，而是实实在在存在于我们周围的技术。 更让我印象深刻的是，书中对于不同光电探测器的原理和优缺点进行了非常细致的比较。我之前总以为所有探测器都是一样的，但读完之后才发现，原来CCD和CMOS在成像质量、功耗和成本上都有显著的差异，而光电二极管、光电倍增管等在灵敏度和响应速度上也有各自的擅长领域。书中不仅解释了它们的工作原理，还结合实际应用场景，分析了在不同领域选择哪种探测器更为合适，比如在天文学观测中需要极高的灵敏度，而在工业自动化中则更看重实时性和稳定性。这种深入浅出的讲解方式，让我在短时间内就掌握了光电探测器的基本知识，并且能够形成自己的判断。

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坦白说，我原本以为这是一本非常理论化的学术著作，可能更适合在象牙塔里的研究者阅读。但实际翻开之后，我被书中丰富的案例和极强的实践指导性所吸引。作者在讲解基本原理时，并没有止步于理论层面，而是紧密结合了各种实际应用场景，比如安防监控中的人脸识别、工业生产线上的缺陷检测、医疗影像中的X射线成像等等。 书中对于如何构建和优化一个光电检测系统，给出了一些非常实用的建议。比如，在选择光源时，要考虑光的波长、强度和稳定性；在设计光学镜头时，要兼顾放大倍率、视场角和畸变；在处理信号时，要考虑滤波、放大和模数转换等环节。这些内容对于我这样一个在实际工作中经常需要与这些系统打交道的人来说，简直是及时雨。书中还提供了一些算法的介绍，例如图像增强、目标识别等，虽然没有深入到代码层面，但足以让我对整个流程有一个清晰的认识，并能指导我进一步去学习相关的编程技术。

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这绝对是一本为初学者量身定做的入门指南，我之前完全没有接触过这方面的知识，抱着试试看的心态买了下来，结果大大超出了我的预期。作者的写作风格非常亲切，像是有一位经验丰富的老师在耐心地一步步引导你。一开始，他会从最基础的光学概念讲起，比如光的性质、波长、频率这些，然后慢慢过渡到光电效应，解释光子是如何与物质相互作用并产生电信号的。每一个概念的引入都非常自然，而且配有大量的图示，让我能够非常直观地理解。 书中对于各种光电检测系统的构成和工作流程的描述也清晰明了。例如，对于一个完整的图像采集系统，它会详细介绍光源、被测物体、光学镜头、探测器、信号处理电路以及最终的显示设备是如何协同工作的。而且，它还会讲解不同系统在设计时需要考虑的关键因素，比如信噪比、分辨率、动态范围等等。我特别喜欢书中关于“信噪比”的章节，它用通俗易懂的语言解释了为什么有时候拍出来的照片会有噪点，以及如何通过技术手段来改善这个问题。这让我不仅学到了知识，还对很多日常现象有了更深的理解。

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我是一名从事光学仪器研发的工程师，对相关技术领域一直保持着高度的关注。这次阅读《光电检测技术与系统》，发现它提供了一个非常系统且深入的视角，帮助我梳理和巩固了已有的知识体系。书中对于各种先进的光电探测技术，如量子点探测器、SPAD（单光子雪崩二极管）等，都进行了详细的介绍，并分析了它们在超低光照、高速测量等前沿应用中的潜力。 尤其让我印象深刻的是，书中对光电检测系统中的关键性能指标，如灵敏度、分辨率、响应时间、稳定性等，进行了详尽的理论推导和实验验证。这些内容对于我进行系统设计和参数优化非常有指导意义。书中还探讨了如何根据具体的应用需求，来选择合适的材料、结构和工作模式，以达到最佳的性能表现。例如，在讲解红外探测器时，它不仅分析了不同材料（如碲镉汞、锑化铟）的物理特性，还对比了它们在不同温度和湿度条件下的性能衰减情况。这对于我评估和选择合适的红外探测器方案非常有帮助。

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这本书的结构安排非常合理，从基础的光学原理到复杂的系统集成，层层递进，逻辑清晰。作者在介绍各种光电检测技术时，不仅关注了它们的核心性能，还深入探讨了相关的信号处理和数据分析方法。例如，在讲解CCD和CMOS传感器时，除了介绍它们的光电转换机制，还详细阐述了如何对输出的模拟信号进行采样、量化、去噪和校正，以获得高质量的数字图像。 我特别欣赏书中对于不同光电检测系统在环境适应性方面的讨论。例如，在太空探索或极端工业环境下，光电元器件需要承受高温、低温、辐射等恶劣条件。书中对此给出了很多解决方案，比如采用特殊的材料、防护涂层以及冗余设计等。这让我认识到，一个成功的“系统”不仅仅是硬件的堆砌，更是对各种潜在问题的预判和应对。此外，书中还对一些新兴的光电检测技术，如微光夜视、激光雷达（LiDAR）等进行了介绍，并展望了它们在未来可能的发展方向，这让我对这个领域的前沿动态有了更直观的了解。

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还不错，例子翔实

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