CMOS集成电路原理与应用

CMOS集成电路原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:国防工业出版社
作者:杜怀昌、肖怀宝、黄玲玲
出品人:
页数:274
译者:
出版时间:2006-9
价格:33.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787118046458
丛书系列:
图书标签:
  • CMOS
  • 集成电路
  • 模拟电路
  • 数字电路
  • 半导体
  • 电子学
  • 电路设计
  • 微电子学
  • VLSI
  • MOSFET
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具体描述

本书主要论述了CMOS集成电路的基本理论和应用。主要内容包括:CMOS集成电路的工艺;CMOS模拟集成电路的基本组成单元MCOS器件;CMOS模拟集成电路中的各种电路模块:基本放大器、恒流源电路、差分放大器;集成电路的应用:包括运算放大器、开关电流技术、集成电压比较器、数/模转换与模/数转换电路以及相乘器等;最后介绍CMOS数字集成电路的相关知识。书中配备了大量的PSpice仿真分析。

本书作为CMOS模拟集成电路的教材,可供工科电子通信类本科生使用,也可供相关专业的技术人员参考。

《微纳电子器件物理与设计》 图书简介 本书深入探讨了现代电子系统基石——微纳尺度半导体器件的物理机制、设计方法及其在集成电路中的应用。全书内容紧密围绕器件层面的微观世界展开,旨在为读者构建一个从基础物理到工程实现的完整知识体系。 第一部分:半导体器件物理基础 本书首先回顾了半导体物理学的核心概念,为后续的器件分析奠定坚实的基础。我们将从晶体结构、能带理论和载流子输运现象(如漂移和扩散)入手,详细阐述平衡态和非平衡态下的载流子分布。重点分析了半导体中的掺杂对导电性能的影响,以及PN结的形成、能带弯曲和内建电场等关键物理现象。 在深入分析PN结的基础上,本书详细阐述了各种半导体异质结的物理特性,包括肖特基势垒的形成和欧姆接触的设计原理。对于载流子在不同电场和温度下的输运行为,我们引入了更先进的模型,例如考虑了短沟道效应下的速度饱和现象,以及载流子散射机制对器件性能的影响。这一部分为理解现代CMOS器件的非理想效应提供了必要的理论工具。 第二部分:MOS晶体管的核心理论与建模 本书将重点聚焦于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET),这是当代集成电路中最主要的有源器件。我们从理想的MOS结构开始,逐步引入栅氧化层漏电流(如直接隧穿、缺陷辅助隧穿和热激发漏电流)的物理模型,并探讨了其对器件功耗的制约。 随后,详细分析了MOS晶体管的四种工作区——亚阈值区、线性区、饱和区和反转层状态。对于阈值电压的精确计算,我们引入了短沟道效应的影响,如DIBL(漏致势垒降低)和沟道长度调制效应的数学描述。为实现电路仿真和优化,本书提供了从经典二维(2D)模型到先进三维(3D)模型的发展脉络,特别是针对FinFET和GAA(Gate-All-Around)等新型架构的载流子输运建模方法。 第三部分:先进半导体器件结构与新趋势 随着特征尺寸的不断缩小,传统平面MOS结构面临的物理极限愈发突出。本书专门开辟章节探讨了面向未来的先进器件结构。对于FinFET,我们深入研究了其三维栅控效应如何改善亚阈值特性和实现更优的短沟道控制。对于更激进的GAA结构(如Nanosheet和Nanowire),本书分析了如何通过精确控制横截面尺寸来优化电荷分布和实现更精细的工艺兼容性。 此外,本书还涵盖了对功耗敏感的特定器件,如SOI(硅上绝缘体)晶体管的工作原理、其寄生电容和热管理优势。对于存储器领域,我们探讨了非易失性存储器(NVM)的物理基础,包括浮栅(Flash Memory)的工作原理、电荷捕获机制以及新型电阻式随机存取存储器(RRAM)的导电桥形成和开关机理。 第四部分:器件工艺对性能的影响与集成挑战 器件的最终性能不仅取决于其内在物理模型,还强烈依赖于制造工艺。本部分将探讨关键的制造步骤如何塑造器件特性。内容包括:从硅片生长、薄膜沉积(ALD/CVD)、光刻(EUV的重要性)、到离子注入和退火工艺对晶体管性能和可靠性的影响。特别地,我们分析了晶格应变(Strained Silicon)技术如何通过调制载流子有效质量来提升载流子迁移率。 在可靠性方面,本书详细阐述了影响器件寿命的关键失效机制,包括:时间依赖性介质击穿(TDDB)、热载流子注入(HCI)及其在不同工作模式下的积累效应。对于先进节点,电迁移(Electromigration)和静电放电(ESD)保护电路中的器件设计也进行了深入探讨。 第五部分:器件级电路设计考量 最后,本书将器件物理知识转化为实际的电路设计语言。我们将讨论如何利用器件的非线性特性来实现特定的电路功能。这包括对晶体管跨导(gm)和输出电阻(ro)的精确提取与优化,以及如何通过工艺角(PVT Variations)分析来确保电路在所有工作条件下的鲁棒性。内容还将涉及低功耗设计中的亚阈值偏置技术,以及高速电路中对寄生电容的敏感性分析和最小化策略。 本书的编写风格注重理论的严谨性与工程应用的紧密结合,适合高等院校电子工程、微电子学专业的学生,以及从事半导体器件研发、工艺集成和电路设计的工程师作为专业参考和深入学习的资料。通过本书的学习,读者将能够深刻理解现代集成电路性能的物理根源,并掌握设计和优化下一代微纳电子器件的关键技能。

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目录信息

读后感

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用户评价

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在我阅读《CMOS集成电路原理与应用》的过程中,我逐渐体会到这本书的价值所在,它不仅仅是一本技术书籍,更像是一份完整的工程实践指南。书中对于CMOS集成电路的原理讲解,从MOSFET器件的载流子运动到复杂的电路功能实现,都做到了清晰的逻辑链条和严谨的数学推导。我特别喜欢书中关于“CMOS工艺流程的最新进展”的介绍,它让我对当前主流的半导体制造技术有了更深入的了解,例如高介电常数(high-k)栅介质、金属栅电极、应变硅技术等,这些技术是如何提升CMOS器件性能的,书中都有详尽的解释。在电路设计方面,这本书涵盖了从基础的逻辑门电路到复杂的微处理器和数字信号处理器(DSP)等各类CMOS集成电路,并且对每一类电路都提供了详细的设计方法、仿真工具和性能评估标准。我尤其赞赏书中关于“混合信号集成电路设计”的章节,它让我理解到,如何将模拟电路和数字电路巧妙地结合起来,以实现更强大的功能,例如ADC(模数转换器)和DAC(数模转换器)的设计,都是本书的重点内容。这本书不仅提升了我的专业知识,更重要的是,它培养了我严谨的科学态度和解决复杂工程问题的能力。

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《CMOS集成电路原理与应用》这本书,可以说是我在学习CMOS集成电路道路上遇到的一个里程碑。它不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的导师,耐心细致地引导我一步步深入这个复杂而又迷人的领域。书中对于CMOS器件物理特性的描述,从能带理论到载流子输运,再到漏电流和击穿机制,都做到了细致入微的解释,让我能够从最根本的层面理解CMOS技术的工作原理。我尤其欣赏书中关于“CMOS工艺流程”的详细介绍,从晶圆制备、光刻、刻蚀到金属化,每一个步骤都清晰地展示了如何将抽象的电路设计转化为实际的物理结构。书中还提供了大量的实际电路设计案例,这些案例覆盖了数字、模拟和混合信号等各个领域,并且每一个案例都附带了详细的设计思路、仿真结果和性能分析,这对于我理解理论知识在实际工程中的应用非常有帮助。我常常反复阅读书中关于“功耗管理”的部分,它不仅介绍了CMOS电路固有的低功耗特性,更深入探讨了如何在设计过程中进一步优化功耗,例如通过动态电压频率调整(DVFS)、门控时钟技术(Clock Gating)以及低功耗存储器设计等。这些内容让我对如何设计高效能的集成电路有了更深刻的认识。

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《CMOS集成电路原理与应用》这本书,以一种极其系统和详尽的方式,为我展现了CMOS集成电路的广阔天地。这本书并非仅仅停留于概念的介绍,而是深入到每一个细节,让我能够真正理解CMOS技术是如何工作的,以及如何将其应用于实际的芯片设计中。书中对于CMOS器件的物理特性,例如栅极电容、源漏区电阻、结电容等寄生效应的分析,都做到了细致入微,并且提供了相应的建模方法和补偿技术。我特别欣赏书中关于“CMOS逻辑电路的鲁棒性设计”的讨论,它让我意识到,一个成功的集成电路设计,不仅要保证在理想条件下的正常工作,更要考虑在各种非理想条件下的稳定性,例如电压波动、温度变化、工艺偏差等。书中提供的各种抗干扰设计和容错技术,为我提供了宝贵的参考。我甚至觉得,这本书就像一位循循善诱的老师,它不仅传授知识,更重要的是,它引导我学会如何思考,如何分析问题,如何找到解决问题的最佳方案。这本书的价值在于,它能够将抽象的理论转化为具体的实践,让我在集成电路设计的道路上,每一步都走得更加踏实和自信。

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我必须坦率地说,《CMOS集成电路原理与应用》这本书是我在学习集成电路设计过程中,所遇到过的最深刻、最有启发性的一本书。它以一种极其严谨和科学的态度,系统地阐述了CMOS集成电路的设计、制造和应用等各个方面。书中对于CMOS器件的各种工作模式,例如亚阈值区、线性区和饱和区,都做到了细致入微的分析,并且提供了相应的器件模型和仿真方法。我特别喜欢书中关于“CMOS模拟电路设计中的噪声分析与抑制”的章节,它让我深刻理解到,在模拟电路设计中,噪声是影响性能的关键因素之一,书中提供的各种噪声抑制技术,如差分电路、滤波电路和接地技术等,都为我提供了宝贵的参考。在电路设计方面,这本书涵盖了从基础的逻辑门电路到复杂的数字信号处理(DSP)和嵌入式系统等各种CMOS集成电路,并且对每一类电路都提供了详细的设计方法、仿真工具和性能评估标准。我尤其欣赏书中关于“CMOS集成电路的可靠性设计”的章节,它让我理解到,一个成功的集成电路产品,不仅仅要关注性能,更要关注其长期稳定性和可靠性。这本书不仅提升了我的专业知识,更重要的是,它培养了我严谨的科学态度和解决复杂工程问题的能力。

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在我深入研读《CMOS集成电路原理与应用》的过程中,我逐渐发现它远不止是“原理与应用”这几个字所能概括的。这本书的深度和广度都超出了我的想象,它巧妙地将理论分析与实践经验相结合,为我构建了一个全面而扎实的CMOS集成电路知识体系。书中对于CMOS逻辑门电路的详细分析,从基本的NAND、NOR门到更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路,其推导过程严谨且逻辑清晰,让我能够深刻理解这些基本单元如何构筑起现代集成电路的基石。更让我印象深刻的是,作者在讲解过程中,并没有回避CMOS设计中存在的各种挑战,而是直面问题,并提供了多种有效的解决方案。例如,在讨论CMOS电路的延迟特性时,书中不仅详细分析了影响延迟的各种因素,如沟道长度、栅极电压、衬底电压等,还提供了通过工艺优化、电路结构调整等手段来改善时序性能的策略。在模拟CMOS电路方面,书中对各种放大器、滤波器、数据转换器等经典电路的设计原理和性能指标进行了深入的剖析,并结合了最新的技术发展趋势,让我能够对当前主流的模拟IC设计有一个更为清晰的认识。我特别喜欢书中关于“版图设计”的章节,它让我意识到,一个优秀的集成电路设计,不仅仅是逻辑和电路层面的精巧,更是物理实现层面的艺术,如何最小化寄生效应,如何进行热管理,这些细节都至关重要,而这本书恰恰提供了宝贵的指导。

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我必须说,《CMOS集成电路原理与应用》这本书是目前为止我读过的关于CMOS集成电路领域最全面、最深入的一本书。它将CMOS器件的基本原理、各种集成电路的设计方法以及其广泛的应用领域有机地结合在一起,为我提供了一个无与伦比的学习体验。我尤其喜欢书中关于“CMOS电路性能优化”的章节,它不仅仅罗列了各种优化方法,更是详细分析了每种方法的作用机理和应用场景,例如如何通过调整器件尺寸、改变电路结构、优化工艺参数等来提高电路的性能。书中对于CMOS模拟电路设计的讲解,包括各种放大器、滤波器、混频器、锁相环等,都做到了详尽的阐述,并且结合了大量的实际应用案例,让我能够更直观地理解理论知识在实际工程中的应用。我曾花费大量时间研究书中关于“功耗和速度的权衡”的讨论,它让我深刻理解到,在集成电路设计中,往往需要在性能、功耗和面积之间做出取舍,而这本书提供的分析工具和设计思路,能够帮助我做出更明智的决策。总而言之,这本书不仅提升了我的技术能力,更重要的是,它培养了我解决复杂工程问题的能力和对集成电路设计领域的深刻洞察力。

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《CMOS集成电路原理与应用》这本书,给我带来的不仅仅是知识的积累,更是一种对集成电路设计理念的深刻理解。我之所以如此推崇这本书,是因为它不仅仅关注静态的原理,更强调动态的实现和优化。书中对于CMOS工艺的讲解,不仅局限于基础的工艺步骤,还涉及到了先进的制造技术,如SOI(绝缘体上硅)和 FinFET(鳍式场效应晶体管)等,这些内容让我对CMOS技术的未来发展趋势有了前瞻性的认识。在电路设计方面,这本书涵盖了数字、模拟和混合信号等多种类型的CMOS电路,并且对于每种电路都进行了详细的分析和讨论,例如在高速数字电路设计中,书中对于信号完整性、串扰、时钟抖动等问题的分析都非常到位,并提供了相应的解决方案。我尤其欣赏书中关于“低功耗设计”的章节,它不仅仅是罗列一些功耗降低的技术,而是深入阐述了这些技术背后的物理原理和设计权衡,让我能够理解如何在满足性能需求的同时,最大限度地降低功耗。这本书的价值在于,它能够将晦涩的物理概念、复杂的电路原理和实际的工程应用融会贯通,为我构建了一个完整的知识框架,让我能够更加自信地应对未来在集成电路设计领域遇到的各种挑战。

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坦白说,《CMOS集成电路原理与应用》这本书在我的电子工程学习生涯中扮演了极其重要的角色,它为我构建了一个坚实的CMOS集成电路理论基础,也为我打开了通往实际应用的大门。书中对于CMOS逻辑家族的深入剖析,从其基本构造到各项性能指标的衡量,都做到了详尽的阐述。我特别喜欢书中关于“噪声分析与抑制”的部分,在模拟电路设计中,噪声是影响性能的关键因素之一,这本书提供了多种有效的噪声抑制技术,例如差分结构、滤波技术和接地技巧等,这些知识对于我进行高精度模拟电路设计至关重要。此外,书中对CMOS电路的可靠性问题也进行了深入的探讨,包括器件的老化、电迁移、热应力等,并提供了相应的防护措施和设计建议,这让我意识到,一个真正优秀的集成电路设计,不仅要关注性能,更要注重其长期稳定性和可靠性。我甚至觉得,这本书不仅仅是知识的传递,更是一种思维的启迪,它引导我以一种更系统、更全面、更深入的角度去理解CMOS集成电路的设计和应用,让我从一个初学者迅速成长为一个有自己独到见解的探索者。

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这本《CMOS集成电路原理与应用》给我带来了前所未有的启发,完全颠覆了我对集成电路这个领域的固有认知。在翻阅之前,我总觉得它会是一本充满晦涩公式和枯燥理论的教科书,但事实证明,我的担忧完全是多余的。作者以一种极其生动和引人入胜的方式,将CMOS集成电路的设计、制造和应用等各个环节娓娓道来。书中对于MOSFET器件的基本工作原理的阐述,清晰得如同我亲眼目睹了电子在硅材料中的流动,让我第一次真正理解了“开关”的本质是如何在微观层面实现的。更让我惊喜的是,它并没有止步于理论讲解,而是深入浅出地介绍了各种CMOS电路的设计技巧和优化方法,比如如何巧妙运用亚阈值区工作来降低功耗,如何在高速数字电路设计中应对信号完整性问题,以及在模拟电路设计中如何处理噪声和失配等关键挑战。书中提供的丰富实例,更是让我感觉自己仿佛置身于一个真实的芯片设计实验室,通过实际案例的学习,我能更直观地理解理论知识的落地,并且能够触类旁通地思考如何解决实际工程中遇到的各种难题。尤其是在关于低功耗设计的部分,书中提出的各种创新性思路和实用技巧,让我受益匪浅,这对于当前日益增长的移动设备和物联网应用而言,简直是如获至宝。我甚至觉得,这本书不仅仅是一本技术书籍,更像是一份通往微电子世界大门的钥匙,它开启了我对集成电路设计这个充满魅力的领域的无限探索。

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《CMOS集成电路原理与应用》这本书,为我打开了集成电路设计领域的一扇新大门,我从这本书中获得的不仅仅是知识,更多的是一种对工程美学的理解。书中对于CMOS器件的物理模型,从short-channel效应到velocity saturation效应,再到hot-carrier效应,都做到了深入细致的分析,让我能够从更深层次上理解CMOS器件的特性。我特别喜欢书中关于“CMOS电源管理技术”的章节,它让我认识到,在现代电子设备中,功耗控制的重要性不亚于性能提升,书中提出的各种低功耗设计策略,如电源门控、时钟门控、动态电压频率调整(DVFS)等,都为我提供了宝贵的参考。在电路设计方面,这本书涵盖了从基础的逻辑门电路到复杂的数字信号处理(DSP)和嵌入式系统等各种CMOS集成电路,并且对每一类电路都提供了详细的设计方法、仿真工具和性能评估标准。我尤其欣赏书中关于“CMOS电路的测试与验证”的章节,它让我理解到,一个成功的集成电路产品,不仅仅是设计出来的,更是经过严格的测试和验证才能交付给用户的。这本书不仅提升了我的技术能力,更重要的是,它培养了我对细节的关注和对完美的不懈追求。

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