BF:半導體器件數值模擬計算方法的理論和應用 袁益讓,劉蘊賢 科學齣版社 97870305 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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袁益讓，劉蘊賢 著

圖書標籤:

• 半導體器件
• 數值模擬
• 計算方法
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• 物理學
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店鋪： 華裕京通圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030519009

商品編碼：29372713129

包裝：平裝

齣版時間：2018-03-01

基本信息

書名:半導體器件數值模擬計算方法的理論和應用

定價：198.00元

售價：158.4元

作者:袁益讓,劉蘊賢

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2018-03-01

ISBN：9787030519009

字數：

版次：31

裝幀：平裝

開本：

編輯推薦

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內容提要

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半導體器件數值模擬計算方法是現代計算數學和工業與應用數學的重要領域。半導體器件數值模擬是用電子計算機模擬半導體器件內部重要的物理特性，獲取有效數據，是設計和研製新型半導體器件結構的有效工具。本書主要內容包括半導體器件數值模擬的有限元方法、有限差分方法，半導體問題的區域分裂和局部加密網格方法，半導體瞬態問題的塊中心差分方法等經典理論部分，以及半導體問題的混閤元。特徵混閤元方法、混閤元。分數步差分方法、半導體瞬態問題的有限體積元方法、半導體問題的混閤有限體積元。分數步差分方法、電阻抗成像的數值模擬方法和半導體問題數值模擬的間斷有限元方法等現代數值模擬方法和技術。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《半導體器件物理與設計：從基礎理論到先進應用》 內容簡介 本書旨在深入探討半導體器件的物理學原理、數學模型以及在現代電子技術中的廣泛應用。我們將從半導體材料的基礎特性齣發，逐步深入到各種關鍵器件的工作機理、設計考量以及性能優化。本書的目標讀者包括高等院校電子工程、微電子學、物理學及相關專業的本科生、研究生，以及在半導體行業從事研發、設計和工程技術的專業人士。 第一篇：半導體物理基礎 本篇將為讀者構建紮實的半導體物理基礎。我們將詳細闡述晶體結構、能帶理論、載流子輸運等核心概念。 晶體結構與鍵閤： 介紹常見半導體材料（如矽、鍺、砷化鎵）的晶體結構，如金剛石結構，並深入分析原子間的共價鍵閤如何形成。理解晶體結構是理解電子在晶格中的行為的基礎。 能帶理論： 詳細講解周期勢場模型、布裏淵區、能帶的形成（導帶、價帶、禁帶）、費米能級以及本徵半導體的導電性。區分直接帶隙和間接帶隙材料的特性。 摻雜與載流子： 闡述N型和P型半導體的形成機理，包括施主和受主雜質的能級，以及載流子（電子和空穴）的産生、復閤過程。引入質量作用定律和麥剋斯韋-玻爾茲曼分布、費米-狄拉剋分布在不同溫度下的應用。 載流子輸運： 重點介紹載流子在電場作用下的漂移運動和濃度梯度驅動的擴散運動。詳細分析載流子的遷移率，並討論其與溫度、摻雜濃度、晶格缺陷等因素的關係。引入德拜長度的概念。 PN結理論： 深入分析PN結的形成過程、內建電勢、空間電荷區、以及其在平衡、外加正偏壓和外加反偏壓下的行為。詳細推導PN結的電流-電壓特性，包括二極管方程的各個組成部分（漂移電流、擴散電流、復閤電流、漏電流）。講解雪崩擊穿和齊納擊穿機製。 第二篇：關鍵半導體器件模型與設計 本篇將聚焦於各種重要的半導體器件，深入解析其工作原理、數學模型以及設計原則。 二極管： PN結二極管： 迴顧PN結理論，重點討論實際PN結二極管的電容效應（結電容和擴散電容），以及其在高頻應用中的影響。介紹肖特基二極管的工作原理，並分析其與PN結二極管的性能差異（如更低的導通電壓、更快的開關速度）。 特殊二極管： 詳細介紹穩壓二極管（齊納管）的穩壓機理及應用，光電二極管（光敏二極管、光電導管）的光電轉換原理，發光二極管（LED）的發光機理（電緻發光）及結構設計，以及激光二極管（LD）的激光産生機製。 雙極結型晶體管（BJT）： 工作原理與模型： 詳細講解NPN型和PNP型BJT的結構、載流子在發射區、基區、集電區中的運動過程。推導Ebers-Moll模型和Gummel-Poon模型，精確描述BJT的工作特性，包括共發射極、共集電極、共基極三種放大電路的特性。 性能參數與設計： 分析BJT的電流增益（$eta$）、穿透頻率（$f_T$）、輸齣電阻、輸入電阻等關鍵參數。討論基區寬度調製效應、二次擊穿等限製因素。介紹BJT的偏置電路設計，以及選擇閤適的BJT型號以滿足特定應用需求。 場效應晶體管（FET）： 結型場效應晶體管（JFET）： 講解JFET的工作原理，包括柵極電壓對溝道導電性的控製。介紹其恒流特性，以及與BJT的比較。 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）： 深入分析MOSFET的工作原理，包括MOS電容的形成、錶麵反型層的産生，以及增強型和耗盡型MOSFET的結構與特性。詳細推導MOSFET在亞閾值區、綫性區和飽和區下的輸齣特性方程。 MOSFET模型與設計： 介紹各種MOSFET模型，從簡單的平方律模型到更精確的Spice模型。重點討論MOSFET的跨導（$g_m$）、輸齣電阻、閾值電壓（$V_{th}$）等關鍵參數。分析MOSFET的寄生效應，如短溝道效應、溝道長度調製效應、柵漏電容等。討論CMOS器件的設計原則，包括開關速度、功耗、集成度等。 功率半導體器件： 功率二極管和功率晶體管： 介紹為承受高電壓、大電流而設計的功率二極管（如整流二極管、快速恢復二極管）和功率晶體管（如功率BJT、功率MOSFET）。重點分析其熱設計、散熱問題、擊穿電壓、通態壓降等特性。 電力電子器件： 詳細介紹晶閘管（SCR）、雙嚮晶閘管（TRIAC）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等電力電子器件的工作原理、觸發機製、以及在電力轉換、電機控製等領域的應用。討論其開關特性、導通損耗、關斷損耗等。 第三篇：半導體器件的先進應用與新興技術 本篇將探討半導體器件在現代電子係統中的廣泛應用，並展望未來發展趨勢。 集成電路（IC）基礎： 基本集成原理： 介紹如何將多個器件集成在同一塊半導體芯片上，實現復雜的功能。講解微細加工技術（如光刻、刻蝕、薄膜沉積）的基本原理。 數字集成電路： 介紹CMOS邏輯門電路的設計與工作原理，時序電路（觸發器、寄存器）、組閤邏輯電路。討論集成電路的性能指標，如速度、功耗、噪聲容限。 模擬集成電路： 介紹運算放大器（Op-Amp）的設計原理、差分放大器、電流鏡等模擬電路基本模塊。討論其在信號放大、濾波、信號調理等方麵的應用。 傳感器與探測器： 光電傳感器： 介紹各種光電傳感器的工作原理，如CCD（電荷耦閤器件）和CMOS圖像傳感器在相機、掃描儀中的應用，光電耦閤器在電路隔離中的應用。 其他傳感器： 探討基於半導體器件的溫度傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器等的原理與應用。 微機電係統（MEMS）： MEMS器件原理： 介紹如何利用半導體製造工藝製造微型的機械結構，與電子電路集成。講解MEMS加速度計、陀螺儀、微鏡、微泵等器件的工作原理。 MEMS應用： 探討MEMS在消費電子、汽車電子、醫療設備、航空航天等領域的廣泛應用。 新興半導體材料與器件： 寬禁帶半導體： 介紹碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導體材料的優異特性，如高擊穿電壓、高電子遷移率、耐高溫等。探討其在功率電子、高頻通信、LED照明等領域的應用前景。 納米半導體： 介紹量子點、納米綫、二維材料（如石墨烯、二維過渡金屬硫化物）等納米尺度半導體材料的獨特光學、電學性質，以及其在下一代電子器件、光電器件、生物傳感器等方麵的研究進展。 量子計算： 簡要介紹基於半導體量子點的量子比特概念，以及量子計算的潛在顛覆性影響。 結論 通過對本書內容的學習，讀者將能夠全麵掌握半導體器件的基本原理，深入理解其工作機理和設計方法，並能將這些知識應用於實際工程問題中。本書的編寫力求理論嚴謹、邏輯清晰、圖文並茂，旨在為讀者提供一個係統、深入的學習平颱，助力其在快速發展的半導體技術領域取得成就。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我購買這本書時，並沒有抱太大的期望，因為我過去接觸過的很多半導體相關的書籍，要麼過於理論化，要麼過於偏嚮某一個具體的軟件，很難找到一本能夠係統地介紹數值模擬計算方法的。但這本書真的給瞭我一個大大的驚喜。它的結構非常清晰，從基礎的器件物理模型，到各種數值方法的原理和算法，再到具體的應用案例，循序漸進，一點點地引領讀者進入半導體器件數值模擬的世界。我特彆欣賞書中對不同數值方法的對比分析，清晰地指齣瞭它們的優缺點以及適用的場景，這對於我們工程師在實際工作中選擇最閤適的方法非常有幫助。而且，書中用瞭很多圖示和例子來解釋抽象的概念，這大大降低瞭學習難度，讓我能夠更直觀地理解復雜的原理。總而言之，這是一本非常值得推薦的書，無論你是初學者還是有一定經驗的工程師，都能從中獲益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，一開始被這本書的標題吸引，是因為“數值模擬計算”這個詞聽起來就非常專業，而“半導體器件”是我一直以來都想深入瞭解的領域。但說實話，我並沒有對它抱有多大的期望，因為我擔心這本書會像很多其他技術書籍一樣，充斥著大量晦澀的數學推導和復雜的代碼示例，對於我這樣一個剛入門的讀者來說，可能會望而卻步。然而，這本書的開篇就給瞭我一個大大的贊。作者非常巧妙地引入瞭半導體器件的基本概念，用非常直觀的比喻和圖示，講解瞭 PN 結、MOSFET 等核心器件的工作原理，完全沒有讓人感到任何壓力。隨後，它逐漸過渡到數值模擬方法，但整個過程都處理得非常平緩，仿佛是在循序漸進地引導讀者，而不是強行灌輸。我特彆欣賞書中對各種模擬算法的解釋，沒有上來就拋齣大量公式，而是先從直觀的物理模型入手，再逐步引入數值方法，最後再給齣數學化的錶達。這種由淺入深、由易到難的邏輯順序，讓我在理解算法時感到非常輕鬆，甚至一度覺得我在讀一本非常有趣的科幻小說，講述的是微觀世界的秘密。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書是我最近讀過的技術類書籍中，最讓我印象深刻的一本。我之前對半導體器件的數值模擬計算一直停留在“知道有這麼迴事”的層麵，對於具體的實現方法和背後的原理，幾乎一無所知。但這本書真的讓我打開瞭新世界的大門。它不僅僅是一本介紹計算方法的書，更像是一本講解“如何思考”的指南。作者在講解每一個模擬算法時，都會先從物理本質齣發，然後引齣數值離散化，再到最終的算法實現，整個過程邏輯嚴謹，層層遞進，讓人能夠深刻理解為什麼需要這種方法，以及它到底是如何工作的。我尤其喜歡書中對於邊界條件和網格劃分的講解，這些看似不起眼的細節，在實際模擬中卻至關重要，這本書把它講得非常透徹。讀完這本書，我感覺自己不僅僅學會瞭如何使用某些模擬工具，更重要的是，我學會瞭如何從根本上理解和解決與半導體器件相關的數值計算問題，這是一種質的飛躍。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是一場意外的驚喜！我本來抱著試一試的心態買下它，因為我一直覺得半導體器件的模擬計算實在是太深奧瞭，總覺得會充滿各種晦澀難懂的公式和算法，讀起來會非常吃力。但這本書完全顛覆瞭我的認知。首先，它的語言風格就非常吸引人，作者並沒有把枯燥的技術理論寫成一本冷冰冰的教科書，而是用一種非常清晰、有條理的方式，將復雜的概念層層剝開，就像剝洋蔥一樣，讓你一點點地理解核心。我尤其喜歡它在講解原理時，總會穿插一些實際的應用案例，比如某個具體的晶體管模型是如何建立的，在實際設計中又起到瞭什麼作用。這種理論與實踐相結閤的方式，讓我不再覺得模擬計算隻是紙上談兵，而是真正能解決工程問題的方法。而且，書中對於不同模擬方法的優缺點對比分析也非常到位，讓我能夠根據不同的需求選擇最閤適的工具。讀完後，我感覺自己對半導體器件的理解上升瞭一個層次，不再隻是停留在錶麵，而是能夠深入到其內部的物理過程和計算模型，這對我後續的學習和工作都非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在半導體行業摸爬滾打多年的老兵，我總覺得理論書籍要麼過於陳舊，要麼過於晦澀，很難找到一本既能跟上時代步伐，又能真正解決實際問題的書。這本書在很大程度上彌補瞭我的這一遺憾。它在理論深度上做到瞭恰到好處，既沒有迴避關鍵的物理和數學原理，又避免瞭過度繁瑣的推導，而是聚焦於核心的數值計算方法。我最看重的是書中對不同模擬軟件和算法的應用場景分析，這對於我日常的工作非常有指導意義。比如，對於某個特定工藝節點下的器件，使用哪種模擬方法效率最高，結果最可靠，書中都有詳細的論述和比較。我還發現，書中的很多例子和案例都非常貼近實際工程需求，並非是脫離實際的理論探討。這讓我能夠直接將學到的知識運用到工作中，快速解決遇到的瓶頸問題。總的來說，這本書是一本非常實用的參考書，既能幫助新人快速入門，也能讓經驗豐富的工程師從中獲益匪淺。