High-Speed Semiconductor Devices pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Sze, S. M.; Sze, Simon M.; Sze

出品人:

页数:656

译者:

出版时间:1990-08-01

价格:USD 215.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471623076

丛书系列:

图书标签:

半导体器件
高速器件
功率半导体
电子工程
材料科学
器件物理
射频器件
宽禁带半导体
SiC
GaN

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具体描述

Introduces the physical principles and operational characteristics of high speed semiconductor devices. Intended for use by advanced students as well as professional engineers and scientists involved in semiconductor device research, it includes the most advanced and important topics in high speed semiconductor devices. Initial chapters cover material properties, advanced technologies and novel device building blocks, and serve as the basis for understanding and analyzing devices in subsequent chapters. The following chapters cover a group of closely related devices that includes MOSFETs, MESFETs, heterojunction FETs and permeable-base transistors, hot electron transistors, microwave diodes and photonic devices, among others. Each chapter is self-contained and features a summary section, a discussion of future device trend, and an instructional problem set.

现代电子工程前沿技术手册：超越硅基极限本书导言：在信息技术飞速迭代的今天，我们正站在一个由速度和效率驱动的全新技术奇点的边缘。传统电子器件的物理极限正日益显现，这迫使我们必须探索更深层次的材料科学、器件物理学和系统集成的新途径。本书《现代电子工程前沿技术手册：超越硅基极限》并非关注当前主流的半导体器件设计和优化，而是着眼于下一代电子系统的基石——那些尚处于实验室验证或早期商业化阶段，但拥有颠覆现有计算、通信和传感范式的潜力的新兴技术。本书旨在为资深工程师、研究人员以及高年级研究生提供一个全面、深入且极具前瞻性的技术概览，涵盖了从基础物理机制到实际工程应用的多个维度，重点剖析如何突破传统CMOS架构所固有的功耗墙、速度瓶颈和集成密度限制。 --- 第一部分：后摩尔时代的计算范式本部分深入探讨了超越传统电子开关概念的全新信息处理模式，重点不在于提高现有MOSFET的开关速度，而是探索完全不同的信息载体和计算逻辑。第一章：拓扑量子计算的物理基础与材料挑战本章详细介绍了拓扑量子比特（如Majorana费米子）的理论模型及其在超导和半导体异质结中的实现途径。重点分析了构建稳定、可控拓扑量子位的关键材料科学难题，包括缺陷控制、界面工程以及对环境噪声的极端敏感性。内容涵盖了当前领先的材料体系，例如二维材料/超导体界面和三维拓扑绝缘体。书中不涉及硅基MOSFET的能带结构优化，而是聚焦于高阶非阿贝尔统计的实验验证及其对容错计算的意义。第二章：自旋电子学与磁性随机存取存储器（MRAM）的极限探索本章着重于利用电子的自旋自由度进行信息存储和处理。与传统的电荷存储方式不同，自旋电子学提供了更高的非易失性、更低的写入能耗。书中详细阐述了自旋转移矩（STT）、自旋轨道矩（SOT）以及更先进的霍尔效应磁化切换机制。核心内容是新型磁性隧穿结（MTJ）的材料设计，如高TMR比率、高自旋极化率的铁磁/反铁磁/铁磁多层膜结构，以及如何通过超快激光脉冲实现亚纳秒级的磁化翻转，而不涉及半导体器件的结电容效应。第三章：忆阻器网络与类脑计算架构本部分将目光投向模仿生物神经系统的计算模型。忆阻器（Memristor）作为电阻可调的非易失性元件，被视为实现“存算一体”的关键。本书详细分析了不同类型的忆阻器（如氧化物薄膜、相变材料、导线形成型）的工作机理、随机性和可靠性问题。重点放在如何构建大规模、高密度的忆阻器交叉阵列，以及如何利用这些阵列实现高效的神经网络权重更新和推理，完全避开了数字逻辑电路中的布尔代数运算和晶体管开关行为。 --- 第二部分：超高频与超低功耗的信号传输本部分关注如何突破现有微波和毫米波技术的频率限制，实现太赫兹（THz）范围内的信号处理与通信，以及在极其受限的能源环境下实现传感与数据采集。第四章：太赫兹波段的产生、传输与探测太赫兹波段（0.1 THz至10 THz）是电磁频谱中尚未充分开发的“真空地带”。本书深入探讨了实现高功率、窄线宽太赫兹源的技术路径。内容包括基于半导体异质结构（如异质结双极晶体管HBTs的改进型结构）的频率倍增技术、量子级联激光器（QCLs）在太赫兹范围的性能提升，以及光电导天线在超宽带脉冲产生方面的最新进展。关键在于如何克服传统电子元件在这些高频下的等效电阻和电容限制，重点分析的是光子学和非线性光学方法。第五章：等离激元学在亚波长光子集成中的应用为实现比衍射极限更小的光传输，本章详细介绍了表面等离激元极化激元（SPPs）的理论及其工程化应用。内容涵盖了金属/介质界面上电磁波与自由电子振荡的耦合机制，以及如何设计纳米结构（如波导、耦合器和调制器）来引导和控制SPPs的传播。本书关注的是如何在紧凑的片上系统中实现光信号的亚波长传输，而非传统光波导的模场尺寸限制，讨论了表面等离激元共振器件的损耗控制问题。第六章：能量收集与超低功耗传感器技术在物联网和边缘计算的背景下，设备自持供电成为必然趋势。本章系统梳理了从环境中捕获微弱能量的技术，包括热电发电、振动能（压电/摩擦电）收集以及射频能量收集（RF Harvesters）的效率优化。重点分析了构建具有极低开启电压和极高转换效率的能量采集电路，以及与定制化的、功耗在纳瓦（nW）级别的MEMS传感器和无线收发模块的集成策略。本书严格区分了能量获取与传统电源管理单元（PMU）的工作范畴。 --- 第三部分：颠覆性材料与器件接口本部分聚焦于那些拥有独特物理属性，能够从根本上改变电子器件性能的非传统材料系统。第七章：二维材料的范德华异质结与垂直集成石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）等二维材料因其原子级的厚度和独特的电学特性而备受关注。本章详细分析了如何通过精确控制堆叠顺序和取向，构建具有特定能带错位（Type-II或Type-III异质结）的范德华（van der Waals）异质结。讨论的重点是如何利用这些异质结实现超薄、高迁移率的场效应晶体管、零带隙通道的调制，以及其在电荷分离和光电转换中的优势。内容完全侧重于二维晶体工程，不涉及传统半导体薄膜生长技术。第八章：宽禁带半导体的深层机制与高功率密度应用虽然碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）已在部分领域商用，但本书深入探讨了驱动其极限性能的深层物理机制，尤其是在高电场下的击穿行为和欧姆接触的优化。重点在于如何利用超宽禁带材料（如金刚石、AlN）突破现有功率器件的耐压和工作温度极限。分析了晶体缺陷如何影响载流子输运，以及如何通过改进器件结构（如横向到垂直结构转变）来实现更高的功率密度，而不是讨论现有的肖特基二极管或MOSFET的封装技术。第九章：量子点与量子阱在光电器件中的性能重构本章探讨了利用量子限制效应调控载流子能量和寿命的方法。详细分析了III-V族或II-VI族量子点（QDs）的尺寸量子化对发光光谱的精确控制，以及其在新型LED和激光器中的应用潜力。内容包括如何通过表面钝化技术提高量子点的辐射复合效率，以及在量子点光电探测器中如何利用其窄带吸收特性实现高选择性传感。本书关注的是量子尺寸效应如何重塑器件的I-V特性，而非传统的pn结二极管的扩散电流模型。 --- 总结：本书提供了一条清晰的路径，引导读者从现有硅基技术的成熟阶段，审视并掌握那些正在塑造未来电子工程格局的前沿技术。它是一本关于“正在发生”和“即将到来”的技术的深度剖析，而非对既有成熟技术的复述与优化。阅读本书，意味着将思维从传统半导体物理的框架中解放出来，拥抱材料、拓扑、自旋和光电耦合带来的无限可能。