数字集成电路应用基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国劳动社会保障出版社

作者:汤湘林

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2005-7

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787504548597

丛书系列:

图书标签:

• lkh
• 数字电路
• 集成电路
• 应用基础
• 电子技术
• 电路分析
• 数字系统设计
• 模拟电路
• 嵌入式系统
• 硬件设计
• 电子工程

好的，这是一本关于“微电子学与器件物理”的图书简介，旨在探讨半导体材料、器件结构及其在现代电子系统中的应用基础。 --- 微电子学与器件物理：从基础材料到集成系统 书籍概述 本书全面深入地探讨了微电子技术的核心——半导体材料的物理特性、关键器件的工作机理以及它们如何构建起现代集成电路（IC）的基石。它不仅仅是一本器件物理的教科书，更是一座连接基础科学与前沿工程应用的桥梁，旨在为读者提供一个扎实的理论框架，用以理解和设计下一代电子系统。 本书的结构设计遵循从微观到宏观的逻辑，首先建立对半导体物理学的深刻理解，随后详细解析MOSFET、BJT等核心器件的工作机制，并最终扩展到存储器、传感器等系统级应用的基础原理。 第一部分：半导体物理基础与材料科学 本部分是理解所有现代电子器件工作原理的根基。我们从晶体结构与能带理论入手，详细阐述了理想晶体中电子的运动规律，包括有效质量、电子-空穴对的产生与复合等基本概念。 载流子输运是本章的重点。我们深入分析了漂移电流和扩散电流的物理机制，引入了德拜长度、费米能级以及在非平衡状态下的载流子注入和复合过程。对杂质能级、缺陷和表面态的讨论，为理解器件的实际性能和可靠性问题奠定基础。 在半导体材料方面，本书重点聚焦于硅（Si）及其化合物半导体。我们详细讨论了掺杂过程（扩散、离子注入）的物理化学基础，以及这些过程如何精确控制材料的导电特性。此外，薄膜生长技术（如CVD、外延生长）的物理过程和对晶体质量的影响也得到了深入的解析。 第二部分：核心半导体器件工作原理 本部分是本书技术核心所在，聚焦于集成电路中最基本的电子开关——金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。 我们从MOS结构（电容）的静电分析开始，详细推导了MOSFET的I-V特性。这包括亚阈值区、线性区和饱和区的精确物理模型。对沟道调制效应、短沟道效应（DIBL、热载流子效应）的深入分析，使得读者能够理解当器件尺寸缩小到纳米尺度时，经典模型失效的原因及新模型的重要性。 器件工艺的描述贯穿其中。从光刻、刻蚀到薄膜沉积，我们探讨了这些制造步骤如何影响最终器件的电学参数（如阈值电压、跨导、栅极电容）。特别是，对高K介质和金属栅极在FinFET和平面CMOS中的应用机理进行了详尽的阐述，以应对漏电和功耗挑战。 除了MOSFET，本书也对双极型晶体管（BJT）的基区、集电结和发射结的物理特性、电流增益的限制因素以及它们在特定高频或高功率应用中的优势进行了细致的建模和分析。 第三部分：存储器与传感器中的器件应用 本部分将器件物理知识转化为实际的系统构建模块。 半导体存储器是现代信息处理的支柱。我们不仅分析了DRAM（基于电容的存储）的电荷保持机制、刷新要求和读写时序，还对SRAM（基于锁存器）的静态噪声容限（SNR）和功耗特性进行了深入的电路层面的物理分析。更重要的是，本书详细探讨了非易失性存储器，如浮栅（Flash Memory）的隧道效应机理、电荷陷阱机制以及如何实现耐久性和可靠性。 在传感器技术方面，本书重点阐述了基于半导体物理效应的传感机制。例如，光电二极管和光敏电阻如何利用光生载流子的产生和收集实现光电转换；热敏电阻（Thermistor）的电阻温度系数的物理来源；以及MEMS（微机电系统）中应变、压力敏感元件的压电/压阻效应的器件设计原理。 第四部分：器件可靠性与新兴技术趋势 现代集成电路设计必须面对严峻的可靠性挑战。本部分讨论了关键的物理失效机制：时间依赖性介质击穿（TDDB）、电迁移（Electromigration）和热载流子注入（HCI）。每种机制都从原子层面和电场耦合角度进行了解析，并介绍了相应的物理模型和预防设计策略。 最后，本书展望了后CMOS时代的探索性技术。这包括对自旋电子学（Spintronics）中磁阻效应（GMR/TMR）的初步介绍，以及新型二维材料（如石墨烯、MoS2）在晶体管和传感器中的潜在优势与面临的物理难题。 本书特色 本书强调物理建模与工程实践的结合。每一章都配备了大量的数学推导和清晰的物理图像，帮助读者建立直观的物理感受。通过对关键参数（如氧化层厚度、掺杂浓度、栅长）的微小变化如何影响最终器件性能的敏感性分析，读者将获得强大的设计洞察力。 本书适合于电子工程、材料科学、物理学等相关专业的本科高年级学生、研究生以及在半导体行业从事研发和工艺工程的专业人员阅读。通过对本书的学习，读者将能够自信地理解和驾驭下一代微纳尺度电子器件的设计与制造挑战。

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这本书，说实话，拿到手里的时候，我本来也没抱太高期望，毕竟市面上关于基础理论的书籍实在太多了，来来回回都是那几套说辞。但翻开《数字集成电路应用基础》之后，我还是被里面的内容吸引住了。它不是那种堆砌公式和晦涩定义的教科书，更像是一个经验丰富的老工程师在手把手地教你如何把理论转化为实际的电路。特别是关于CMOS逻辑门的设计那一章节，作者并没有满足于仅仅介绍“与非门”和“或非门”的工作原理，而是深入剖析了不同工艺节点下，晶体管的尺寸优化对功耗和速度的影响，甚至还提到了亚阈值泄漏电流的应对策略。这对我这个刚刚接触数字电路设计的初学者来说，简直是醍醐灌顶。书中的例题设计得非常巧妙，很多都是从实际应用场景出发，比如一个简单的计数器设计，它会引导你考虑如何用最少的逻辑门实现特定的功能，同时还要兼顾噪声容忍度和信号完整性。这种注重实操的讲解方式，极大地提升了我对理论知识的理解深度。我个人觉得，如果想快速建立起扎实的数字电路设计思维，而不是仅仅停留在概念层面，这本书绝对是一个极佳的切入点。它提供了一个非常清晰的路线图，让你知道在实际工作中，哪些地方需要重点关注。

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作为一名从事FPGA开发多年的工程师，我一直在寻找一本能够将数字电路基础与现代系统级设计需求结合起来的书籍。市面上的很多老教材，讲完基本逻辑门之后，就戛然而止了，完全没有提及时序约束、时钟域交叉（CDC）这些现代数字系统设计的核心难点。然而，这本《数字集成电路应用基础》的后半部分内容，倒是给了我不少启发。书中关于同步逻辑设计的论述非常到位，它清晰地阐述了建立时间和保持时间的概念，并辅以大量的时序图示，让原本抽象的时序分析变得可视化。更让我眼前一亮的是，它对异步FIFO的设计原理进行了深入的探讨，不仅仅停留在简单的双端口RAM操作层面，而是详尽解释了格雷码编码、仲裁逻辑等关键部分的实现细节。这种对“细节决定成败”的强调，正是我们这些一线设计人员最看重的。虽然它不涉及具体的Verilog或VHDL编程语法，但它提供的底层硬件认知，是编写高效、健壮硬件描述语言代码的基石。读完后，我发现自己对以往项目中出现的时序违例问题有了更深层次的理解，不再是单纯地调整延迟值了事，而是能从晶体管级别去审视问题所在。

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我本来以为这会是一本中规中矩的入门书籍，但阅读体验远超预期。这本书的结构安排非常具有逻辑性，它采用了逐步深入的方式来构建知识体系，让你感觉每掌握一个新概念，就为你打开了一扇通往更复杂领域的大门。让我印象深刻的是，它在介绍组合逻辑电路时，对竞争与冒险（Hazards）现象的剖析极为透彻。作者没有简单地给出一个消除冒险的方法，而是先详细演示了在不同扇出和延迟情况下，竞争冒险是如何产生的，以及它对后续逻辑单元可能造成的毛刺干扰。随后，才引出卡诺图（K-map）和布尔代数在消除这些问题上的应用。这种先立问题、再寻解法的叙事方式，极大地增强了阅读的代入感和解决问题的紧迫感。这本书的优点在于，它不只是罗列知识点，而是将每一个设计元素都置于一个动态的、充满挑战的系统中去考察，让读者明白每一个设计选择背后隐藏的工程代价。对于那些希望未来从事ASIC设计的同行来说，这种系统性的、注重底层原理的训练，是无可替代的。

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我是一名电子工程专业的大三学生，目前正在为即将到来的专业课程考试和实习做准备。坦白说，很多专业教材读起来都像是在啃“硬骨头”，枯燥且难以消化。但《数字集成电路应用基础》这本书，给我的感觉截然不同，它更像是一位耐心的导师。最让我感到惊喜的是，它在讲解基础概念时，会不自觉地引入一些工程上的“陷阱”和“优化技巧”。比如，当讲到传输门（Transmission Gate）的使用时，作者不仅仅给出了它的结构图，还特意对比了用传统两路选择器和用传输门实现时，在驱动能力和静态功耗上的差异。这种细致入微的对比分析，帮助我建立起一种“权衡取舍”的工程师思维。此外，书中配图的质量非常高，无论是电路图的规范性，还是波形图的清晰度，都达到了教科书级别的标准。这对于需要大量视觉辅助来理解复杂逻辑的我们来说，是极大的帮助。总而言之，它很好地平衡了学术的严谨性和工程的实用性，使得原本被认为深不可测的数字电路世界变得触手可及。

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说实话，在数字电路这块领域，我接触过的参考资料和工具书不下十本，大多要么过于偏重理论推导而忽视实际应用中的非理想效应，要么就是沦为纯粹的芯片手册摘录，缺乏系统性的脉络。这本书的独到之处在于，它成功地架起了理论与实际IC制造工艺之间的桥梁。我尤其欣赏它在讲解电路噪声和抗干扰能力时所采用的视角。它没有止步于噪声源的分类，而是直接关联到版图设计中的耦合效应——比如相邻信号线之间的串扰（Crosstalk）是如何影响逻辑阈值的。书中关于静态随机逻辑电路（SRL）的分析，也清晰地指出了如何在保持电路功能正确性的前提下，通过布局布线来最小化这些寄生参数带来的负面影响。对于希望深入到芯片物理实现层面的读者来说，这本书提供的这些前置知识是至关重要的铺垫。它教会了我，一个“好”的数字电路设计，不仅仅是逻辑正确，更要能在硅片上稳定、高效地运行。这种对物理层面的关注，是很多纯理论书籍所缺失的宝贵财富。

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