Radio Frequency Transistors

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出版者:
作者:Dye, Norm/ Granberg, Helge
出品人:
页数:316
译者:
出版时间:2001-2
价格:$ 89.21
装帧:
isbn号码:9780750672818
丛书系列:
图书标签:
  • 射频晶体管
  • 射频电路
  • 微波电路
  • 半导体器件
  • 电子工程
  • 无线通信
  • 高频电子
  • 功率放大器
  • 低噪声放大器
  • 射频设计
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具体描述

"Radio Frequency Transistors: Principles and Practical Applications" is a complete tool kit for successful RF circuit design. As cellular and satellite communications fields continue to expand, the need for RF circuit design grows. "Radio Frequency Transistors" contains a wealth of practical design information based on years of experience from authors who have worked with the leading manufacturers of RF components. The book focuses primarily on the more difficult area of high power transistor amplifier design and construction. An entire chapter devoted solely to LDMOS high power RF transistors has been added to the new edition. A comparison is given between LDMOS FETs, TMOS FETs and bipolar transistors, showing clearly why LDMOS is the designer's choice for high power, linear amplifiers in today's rapidly expanding digital world of communications. Coverage also includes applications of LDMOS RF high power transistors in current generation cellular technologies, the design of LDMOS high power amplifiers, and comments about the latest efforts to model LDMOS RF power devices. Other topics covered include the selection of matched high power RF transistors, input impedance matching of high power transistors, interstage matching, and capacitors and inductors at radio frequencies. It is fully updated to include the newest cutting edge technology of RF circuit design.

好的,这是一份关于《超越硅基:下一代半导体器件与系统》的详细图书简介。 --- 图书简介:《超越硅基:下一代半导体器件与系统》 导言:摩尔定律的黄昏与新材料的黎明 自二十世纪中叶以来,半导体技术以前所未有的速度推动了信息时代的进程。然而,随着传统硅基CMOS技术的不断微缩,我们正面临物理极限的严峻挑战——功耗墙、热管理瓶颈以及量子效应带来的可靠性问题,使得摩尔定律的增长速度日益放缓。本书《超越硅基:下一代半导体器件与系统》正是在这一历史转折点上应运而生,它不再局限于对现有硅基技术的渐进式改进,而是将目光投向了更深远、更具颠覆性的领域——那些有望在未来十年内重塑电子产业格局的新型半导体材料、创新器件结构和集成系统范式。 本书并非聚焦于射频(RF)领域,而是全面探讨了为满足高性能计算、先进传感、太赫兹通信以及极端环境电子学需求而正在兴起的多元化半导体技术栈。我们深入剖析了从基础物理原理到宏观系统实现的完整链条,旨在为研究人员、高级工程师以及行业决策者提供一份详尽的路线图。 第一部分:前沿材料的物理基础与特性 本部分着重于当前研究热点中那些具备突破性潜力的非硅基材料,探讨它们独特的电子、光学和热学特性,以及这些特性如何转化为新型器件性能。 第一章:二维材料的能带工程与载流子传输 本章详细介绍了石墨烯、过渡金属硫化物(TMDs,如 $ ext{MoS}_2$, $ ext{WSe}_2$)以及黑磷等二维(2D)材料的原子级结构、电子结构特点(如狄拉克锥或带隙的调控)。重点分析了其在极高迁移率和超薄沟道厚度下的载流子输运机制,包括界面散射、声子散射对导电性能的限制。内容涵盖了如何利用范德华异质结(vdW heterostructures)实现对能带结构的精确设计,以优化器件的开关特性和亚阈值摆幅。 第二章:第三代半导体:宽禁带(WBG)材料的系统优势 本章聚焦于碳化硅 ($ ext{SiC}$) 和氮化镓 ($ ext{GaN}$) 等宽禁带材料。我们超越了传统的功率器件应用范畴,深入探讨了其在高速电子学和高频功率管理之外的潜力。详细分析了 $ ext{GaN}$ 高电子迁移率晶体管(HEMT)在 $ ext{AlGaN/GaN}$ 异质结中的二维电子气(2DEG)的形成机理,以及 $ ext{SiC}$ 在高温、高辐射环境下的本征稳定性。此外,本章还引入了具有更高击穿电场和更小导通电阻潜力的氧化镓 ($ ext{Ga}_2 ext{O}_3$),特别是其$eta$相的缺陷工程与导电沟道构建。 第三章:拓扑绝缘体与新奇量子现象 本章探索了在拓扑物理学驱动下的新型电子学。我们阐述了拓扑绝缘体(TIs)表面态的无损导电特性及其对磁场和电场的响应。重点讨论了这些材料在构建低能耗自旋电子器件、拓扑量子计算的物理基础(如马约拉纳零能模的潜在实现途径),以及如何利用拓扑界面效应来增强器件的鲁棒性和抗散射能力。 第二部分:颠覆性的器件结构与逻辑范式 本部分将视角从材料扩展到具体的器件设计,探讨如何利用上述新材料和新型物理效应,构建超越传统MOSFET限制的逻辑和存储单元。 第四章:隧道场效应晶体管(TFETs)的低功耗极限 本章详细剖析了隧道场效应晶体管(TFETs)作为下一代超低功耗逻辑器件的物理原理。我们深入分析了带间隧穿(BTBT)机制,并比较了 $ ext{p-i-n}$ 结构、异质结 $ ext{TFET}$ 以及能量过滤 $ ext{TFET}$ 的性能差异。重点关注如何解决 $ ext{TFET}$ 中关键的电流密度瓶颈,以及如何通过界面工程和掺杂策略实现亚 $60 ext{mV/decade}$ 的次阈值摆幅,以应对能效需求。 第五章:忆阻器与存算一体化架构 本章聚焦于非易失性存储和计算的融合。我们对基于电阻切换(RRAM)、相变存储(PCM)和铁电隧道结(FeTFET)的忆阻器技术进行了系统的梳理。详细讨论了忆阻器阵列的物理实现、漂移与波动效应,并构建了如何将忆阻器作为乘法累加单元(MAC Unit)的系统级模型,展示其在神经网络加速器中实现存算一体的巨大潜力。 第六章:自旋电子学:超越电荷的计算 本章探讨了利用电子的自旋自由度进行信息处理的自旋电子学。内容涵盖了磁隧道结(MTJ)的优化,特别是利用电压控制磁各向异性(VCMA)效应实现超低能耗的磁随机存取存储器(MRAM)。此外,本章还详细阐述了基于非互易磁性材料和轨道矩效应的自旋霍尔振荡器(SHO)和自旋轨道力矩(SOT)-MRAM,为构建新型自旋逻辑电路奠定理论基础。 第三部分:系统集成与制造挑战 新材料和新器件的商业化必须克服材料生长、界面控制和系统集成方面的巨大挑战。本部分致力于解决这些从实验室到生产线的关键技术瓶颈。 第七章:异质集成与三维堆叠的挑战 随着单片集成密度的饱和,异质集成(Heterogeneous Integration)成为必然趋势。本章探讨了如何将不同材料体系(如III-V族、硅基、二维材料)和不同功能(逻辑、存储、光子)的芯片进行高密度、高可靠性的键合与互连。重点分析了混合键合技术(Hybrid Bonding)、倒装芯片(Flip-Chip)的精细化,以及在 $ ext{3D}$ 堆叠结构中散热和信号串扰的缓解策略。 第八章:缺陷控制、可靠性与制造工艺的演进 本章直面新材料在制造过程中的脆弱性。针对 $ ext{GaN}$ 衬底上的微裂纹、 $ ext{2D}$ 材料转移过程中的污染,以及忆阻器中的随机缺陷,本章提出了先进的in-situ监测技术和缺陷钝化方法。同时,我们探讨了非硅基材料如何适应现有的CMOS后处理工艺流程,以及下一代高精度光刻技术(如极紫外EUV的适应性)对新器件结构的支撑作用。 第九章:光电子与量子计算的接口 本章将目光投向了信息传输和处理的终极速度极限。详细介绍了异质集成光电子学,特别是利用硅光子平台耦合 $ ext{III-V}$ 族激光器和调制器,以克服光纤到芯片的带宽限制。最后,本章概述了半导体量子比特(如硅基量子点或超导电路)的集成挑战,以及如何利用新型半导体结构为量子测量和控制提供稳定的低温电子平台。 结语:通往后摩尔时代的蓝图 《超越硅基:下一代半导体器件与系统》提供了一个全面的、跨学科的视角,描绘了半导体技术在未来二十年的发展方向。它强调了跨越材料科学、器件物理和系统工程的协同创新,为构建一个更快速、更高效、更具计算能力的电子未来提供了坚实的理论和实践基础。 ---

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读后感

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用户评价

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说实话,当我翻开这本《射频晶体管》时,我原本期望能看到对当前主流CMOS和LDMOS技术在毫米波频段应用前景的更前瞻性的探讨。但这本书的内容似乎定格在了近十年前的技术前沿,很多关于氮化镓(GaN)在高功率密度、高效率应用上的最新突破,几乎没有涉及。特别是关于先进封装技术如何影响晶体管的寄生参数和最终性能表现,书中几乎是只字未提,这在今天这个追求小型化和高集成度的时代,无疑是一个巨大的疏漏。我尝试在书中寻找一些关于使用Spice模型进行精确非线性仿真和功耗管理策略的章节,但找到的也仅仅是基础的等效电路参数提取方法,缺乏针对现代通信系统(如5G/6G的波束赋形技术)所需的晶体管瞬态响应特性的深入分析。阅读体验上,排版略显拥挤,图表质量参差不齐,有些关键的电磁耦合示意图模糊不清,这使得理解晶体管内部电场分布的难度又增加了一层。对于我们这些紧跟行业步伐的人来说,这本书更像是一部详尽的历史文献,而非指引未来的路线图,略感遗憾。

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这本关于射频晶体管的专著,从我拿起它到现在已经过去几个月了,老实说,我对其中的某些章节感到有些困惑,尤其是关于高频噪声特性分析的那一部分。作者似乎假设读者已经对半导体物理有了非常扎实的背景知识,否则直接跳到复杂的小信号模型推导,确实让人有些吃力。我记得有一章专门讲了雪崩效应在功率放大器设计中的应用,理论阐述得相当深入,数学推导严谨得像是在解微分方程,但对于一个主要面向硬件工程师而非纯粹理论研究人员的读者来说,缺乏足够的实际工程案例来佐证这些理论,使得我们很难将书本知识快速转化为实际电路中的优化措施。比如,书中对不同工艺(如SiGe、GaAs)的直流和射频性能对比,虽然数据详实,但对于如何根据应用场景(例如,低功耗蓝牙与高功率微波雷达)快速筛选合适的晶体管类型,指导性意见偏少。我希望作者能在后续的修订中,增加更多“设计选型速查表”或“常见应用场景故障排除”这样的实用性内容。整体感觉这本书更像是一本高阶研究生教材,对于希望快速上手射频电路设计的工程师来说,可能需要搭配其他更侧重实践的参考资料一同阅读,否则吸收效率会大打折扣。这本书的价值在于其深度,但深度有时也意味着不易触及的门槛。

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这本书的语言风格简直就像一位严谨到近乎古板的德国教授在给你上课。每一个术语的引入都伴随着详尽的上下文解释和历史背景回顾,这对于想快速建立知识体系的读者来说,是一种折磨。我花了将近一个下午才啃完关于“巴特沃斯-切比雪夫滤波器在晶体管匹配网络设计中的应用”这一章节。书中非常强调理论的完美性,却似乎不太关心如何处理现实世界中的“不完美”——那些因为PCB走线、焊盘电感和温度漂移带来的实际性能衰减。例如,书中关于输入输出阻抗匹配的介绍,几乎完全基于理想的Smith圆图和无损传输线模型,完全没有讨论在实际多层板结构中,如何通过电磁场仿真软件(如HFSS或Keysight ADS)来优化这些匹配网络,以补偿由于工艺偏差导致的参数漂移。这种对“理想世界”的过度依赖,使得初学者很容易在仿真软件和实际测试中遭遇巨大的性能鸿沟,因为书中教的理想情况在现实中难以复现。我更希望看到一些关于如何“容忍”和“补偿”现实非理想因素的讨论,而不是一味追求理论上的最优解。

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我最近为了攻克一个低相位噪声振荡器设计难题,特地找来了这本被誉为经典的射频器件书籍。阅读下来,发现它在基础概念的建立上确实是无与伦比的扎实。作者对晶体管的“小信号模型”是如何从“大信号模型”和物理结构中一步步推导出来的过程,解释得极其清晰透彻,这一点我给予高度肯定。特别是对$f_T$和$f_{max}$的物理意义、它们受集电结电容和过渡频率限制的解析,让我对“为什么高频性能会下降”有了更直观的认识,而不是仅仅记住公式。这种从第一性原理出发的讲解方式,极大地培养了读者的批判性思维,而不是死记硬背应用参数。不过,话说回来,书中对器件制造工艺的流程描述部分,虽然详尽,但对于我们侧重于电路设计的人来说,显得有些冗长和偏离主题。比如,对光刻胶厚度控制的详细论述,似乎更适合半导体工艺工程师。如果能用更精炼的语言概括这些工艺对最终射频性能的影响,把更多的篇幅留给例如雪崩击穿对IP3的影响这类直接与设计相关的议题,那么这本书的实用价值会大幅提升。总的来说,它是一本卓越的理论基石教材,但作为快速解决实际设计问题的工具书,略显厚重。

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我尝试从一个偏向于射频系统集成的角度来审视这本厚重的专著。从系统角度看,这本书最大的不足在于其“器件孤岛式”的论述结构。它将晶体管作为一个黑箱进行分析,深入探讨了其内部机制,但对如何将这些晶体管高效地集成到更大的射频前端(RFFE)模块中,几乎没有涉及。例如,在多级放大器链的设计中,如何根据相邻级之间的互调失真(IMD)要求来反向推导前级晶体管的偏置点和输出功率特性,书中鲜有提及。我寻找有关晶体管噪声系数(NF)如何与级联放大器整体噪声系数(Friis公式的应用)进行系统性权衡的实例,但找不到清晰的、一步步的系统级设计流程。这本书更侧重于“如何让单个晶体管工作得更好”,而不是“如何将所有晶体管组合成一个满足系统规格的有效前端”。对于从事模块化设计的人来说,这本书提供的深入物理洞察虽然宝贵,但对于解决“系统级性能指标不达标”这一核心问题,其指导作用非常有限,更像是一本深度辞典而非项目蓝图。

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