Planar Double-Gate Transistor pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Amara, Amara (EDT)/ Rozeau, Olivier (EDT)

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:

价格:1228.00

装帧:

isbn号码:9781402093272

丛书系列:

图书标签:

Planar Double-Gate Transistor
Double-Gate Transistor
Planar Transistor
Semiconductor Devices
Microelectronics
Device Physics
MOSFET
Nanotechnology
Circuit Design
Solid-State Electronics

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具体描述

《半导体器件物理与设计：从MOS到新型结构》图书简介本书是一部全面深入探讨半导体器件物理原理、关键设计参数以及先进制造工艺的专业著作。全书内容紧密围绕现代集成电路（IC）技术的核心——场效应晶体管（FET）展开，但并不局限于某一特定结构，而是横跨了从经典的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）到前沿的超薄体、高迁移率异质结构器件的广阔领域。本书旨在为电子工程、微电子学、材料科学以及物理学领域的学生、研究人员和行业工程师提供一个坚实而深入的理论基础和实践指导。全书结构严谨，逻辑清晰，共分为六大部分，涵盖了从基础理论到前沿器件应用的完整知识体系。第一部分：半导体基础与PN结理论本部分作为全书的基石，详尽回顾了半导体物理学的核心概念。内容包括：半导体的能带结构（价带、导带、禁带）、载流子（电子和空穴）的产生与复合机制、载流子输运现象（漂移与扩散）、费米能级、载流子浓度计算等。随后，深入剖析了PN结的形成、能带弯曲、内建电场、以及在不同偏压下的伏安特性曲线。着重阐述了扩散电流和迁移电流在器件工作中的相对重要性，为理解场效应晶体管的控制机制奠定理论基础。第二部分：经典MOSFET的物理模型与特性本部分聚焦于目前集成电路中最基础的构筑单元——金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。首先，详细阐述了MOS结构（金属-氧化物-半导体）在不同偏置条件下的电容-电压（C-V）特性，包括强反型、弱反型和积累状态。随后，系统推导了MOSFET的工作原理，特别是其跨导特性。内容涵盖了亚阈值区（Subthreshold）、线性区（线性区/欧姆区）以及饱和区的电流-电压（I-V）关系。特别强调了表面电势、阈值电压（$V_{th}$）的精确计算，以及短沟道效应（SCEs）的物理起源及其对器件性能的影响，如DIBL（漏致势垒降低）。第三部分：器件尺寸效应与工艺限制随着特征尺寸的不断缩小，器件的宏观理想模型逐渐失效。本部分专门探讨了当器件尺寸进入纳米尺度后出现的各种非理想效应。详细分析了短沟道效应的物理机制，并介绍了先进的结构设计（如深亚微米技术）如何缓解这些问题。讨论了有限沟道长度效应、载流子速度饱和（Velocity Saturation）对输出阻抗和跨导的影响，以及热效应在小尺寸器件中的重要性。此外，还涉及了氧化层隧穿电流、界面陷阱（Interface Traps）和氧化物缺陷（Oxide Defects）对阈值电压稳定性和可靠性的影响。第四部分：器件优化与先进沟道材料为克服传统硅基MOSFET的局限性，本部分深入探讨了旨在提高器件性能和降低功耗的结构优化和材料选择。这包括对沟道掺杂分布的优化设计，例如LDD（轻掺杂漏极）结构，以降低电场峰值并提高击穿电压。在材料方面，本书详细介绍了窄禁带半导体（如锗、III-V族化合物半导体，如InGaAs）在沟道材料中的应用潜力，重点分析了这些材料如何通过提高载流子迁移率来提升开关速度和驱动电流。同时，也讨论了高介电常数（High-k）栅极介质材料的引入及其在降低栅极漏电流和有效控制沟道电场方面的优势与挑战。第五部分：器件的噪声、可靠性与功耗管理除了直流特性外，器件的噪声性能和长期可靠性是设计高品质电路不可或缺的环节。本部分分析了器件中的主要噪声源，包括热噪声（Johnson Noise）、闪烁噪声（1/f Noise）以及散粒噪声（Shot Noise），并给出了量化分析方法。在可靠性方面，本书详细讨论了影响器件寿命的关键机制，如热载流子注入（HCI）、时间依赖性介电击穿（TDDB）以及电迁移（Electromigration）现象，并介绍了相应的电性测试和预测方法。此外，功耗分析部分讨论了短路功耗和漏电流功耗的来源及降低策略。第六部分：新型晶体管结构探索最后一部分将目光投向了超越传统平面结构的前沿器件，旨在为应对亚10nm节点挑战提供思路。本书分析了几种重要的三维（3D）结构，例如FinFET（鳍式场效应晶体管）的几何结构如何实现对沟道更佳的静电控制，从而有效抑制短沟道效应并提升亚阈值摆幅（Subthreshold Swing）。此外，也简要介绍了垂直结构器件、隧道场效应晶体管（TFET）等对超低功耗逻辑电路的潜在意义，探讨了它们各自的物理工作机制和当前面临的工程化难题。本书的每一章都配有丰富的数学推导、清晰的物理图像解释和翔实的工程实例，旨在使读者不仅理解“器件如何工作”，更能掌握“如何设计和优化高性能的半导体器件”。本书适合作为高等院校电子工程、微电子学专业的研究生教材或高年级本科生参考书，也是半导体器件研发工程师进行技术升级和项目攻坚的必备工具书。