半導體器件數值模擬計算方法的理論和應用 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
• 理論
• 應用
• 物理學
• 電子工程
• 材料科學
• 仿真
• 器件物理

店鋪： 智博天恒圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030519009

商品編碼：29489499731

包裝：平裝

齣版時間：2018-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	半導體器件數值模擬計算方法的理論和應用
作者	袁益讓,劉蘊賢
定價	198.00元
齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030519009
齣版日期	2018-03-01
字數
頁碼
版次	31
裝幀	平裝
開本
商品重量	0.4Kg

內容簡介

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。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

《半導體器件物理與設計：原理、仿真與製程》 內容簡介： 本書深入探討瞭半導體器件的物理基礎、設計原理、數值仿真技術及其在現代電子産業中的關鍵應用。全書共分為四個主要部分，旨在為讀者構建一個全麵且深入的半導體器件知識體係，從基礎理論到前沿實踐，層層遞進。 第一部分：半導體器件物理基礎 本部分首先迴顧和梳理瞭半導體材料的基本物理性質，包括其晶體結構、能帶理論、載流子輸運機理等。重點闡述瞭本徵半導體和雜質半導體的特性，以及PN結的形成、載流子擴散與漂移、耗盡層電荷分布和電容特性等核心概念。在此基礎上，詳細介紹瞭雙極性晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）的各種類型，如NPN、PNP BJT，MOSFET（NMOS, PMOS）、JFET、MESFET等。對於每種器件，都將深入分析其工作原理、電流-電壓（I-V）特性、跨導、輸齣電阻等關鍵參數的物理起源。特彆會強調載流子在器件內部的復雜輸運過程，例如漂移、擴散、錶麵散射、量子限製效應以及熱載流子效應等，並介紹如何通過建模來描述這些現象。此外，還會涉及肖特基二極管、光電器件（光二極管、LED、太陽能電池）和高頻器件（如HEMT）的基本物理原理，為後續的設計和仿真打下堅實基礎。 第二部分：半導體器件設計與模型 本部分聚焦於半導體器件的設計理念和工程實現。首先，從宏觀和微觀兩個層麵講解瞭器件設計的基本流程，包括需求分析、器件結構選擇、材料特性考量、電學特性預測和性能優化等。將詳細介紹各種器件結構的設計要點，例如MOSFET的溝道長度調製、短溝道效應、體效應、柵氧化層設計、接觸電阻優化以及互連綫設計等。對於BJT，則會討論基區寬度、發射區摻雜濃度、集電區設計等影響參數。 在器件模型方麵，本書將係統介紹用於描述半導體器件行為的各種工程模型。這包括瞭從簡單的Ebers-Moll模型、ECL模型，到更復雜的SPICE模型（如BSIM係列模型、PSP模型等）的演變和應用。重點講解這些模型背後的物理概念，以及如何根據器件的物理結構和工作區域（如亞閾值區、綫性區、飽和區）來選擇和構建閤適的模型。書中將詳細闡述模型的參數提取方法，以及如何利用仿真工具對提取的參數進行驗證和優化。還會討論對於特定應用場景，如高頻、高溫、低功耗等，需要采用的特殊模型和考慮因素。 第三部分：半導體器件數值仿真技術 本部分是本書的核心內容之一，將係統介紹半導體器件數值仿真的理論基礎和實現方法。首先，會從電勢和載流子濃度的泊鬆方程（Poisson equation）和連續性方程（Continuity equations）齣發，推導齣半導體器件的數理模型。接著，詳細講解數值離散化技術，包括有限差分法（Finite Difference Method, FDM）、有限元法（Finite Element Method, FEM）和有限體積法（Finite Volume Method, FVM）等，並分析它們各自的優缺點和適用範圍。 本書將重點介紹如何基於這些離散化方法，構建求解半導體器件方程組的數值算法。這包括瞭自洽求解（Self-consistent solution）的迭代方法，例如牛頓-拉夫遜法（Newton-Raphson method）在求解非綫性方程組中的應用。此外，還將深入探討電荷守恒、能量守恒等數值算法中的關鍵約束條件。 在仿真軟件的應用方麵，本書將以業界主流的TCAD（Technology Computer-Aided Design）仿真軟件（如Sentaurus TCAD, Silvaco TCAD）為例，詳細介紹如何利用它們構建器件結構、定義材料屬性、設置仿真參數、運行仿真以及後處理分析。將通過一係列具有代錶性的器件仿真實例，演示如何進行靜電仿真、漂移-擴散仿真、熱效應仿真、載流子輸運仿真（包括漂移-擴散、空穴注入、熱電子效應等），以及如何利用仿真結果來預測器件的性能、優化設計參數並理解其工作機理。對於一些新興的仿真需求，如量子效應仿真（如WKB近似、有效質量近似）、多物理場耦閤仿真（如電熱耦閤、壓電效應耦閤）等，也將進行介紹。 第四部分：半導體器件在實際應用中的挑戰與前沿 本部分將半導體器件的理論與仿真技術與實際應用緊密結閤，探討當前麵臨的挑戰以及未來的發展趨勢。首先，將深入分析不同類型的半導體器件在微處理器、存儲器、功率器件、射頻通信、傳感器、顯示器等核心電子産品中的具體應用，並闡述器件性能對整體係統性能的影響。 接著，將重點討論在器件小型化過程中遇到的物理極限和工程挑戰，如短溝道效應、量子隧穿效應、漏電流問題、功耗密度增加、可靠性問題（如熱載流子注入、界麵態、柵氧化層擊穿）以及設計和製程中的變異性等。 最後，本書將展望半導體器件技術的未來發展方嚮，包括但不限於： 新材料與新結構： 寬禁帶半導體（GaN, SiC）在功率和高頻領域的應用，二維材料（如石墨烯、MoS2）在下一代晶體管和光電器件中的潛力，以及三維器件結構（如FinFET, GAAFET）的進一步演進。 超越CMOS技術： 憶阻器、相變存儲器、磁性存儲器等非易失性存儲器技術，以及神經形態計算和量子計算器件的初步探索。 先進封裝與集成： 異質集成、3D堆疊等先進封裝技術如何影響器件的整體性能和功耗。 可靠性與可靠性工程： 如何通過仿真和測試手段，提高器件的長期可靠性和抗乾擾能力。 綠色半導體技術： 降低能耗、減少環境影響的材料選擇和工藝優化。 通過以上四個部分的係統闡述，本書旨在為半導體行業的工程師、研究人員以及相關專業的學生提供一個全麵、深入且具有實踐指導意義的知識框架。它將幫助讀者不僅理解半導體器件的基本原理，更能掌握利用先進仿真工具進行器件設計、性能預測和問題解決的能力，從而在快速發展的半導體技術領域中，能夠更好地應對挑戰，把握機遇。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我是一個對數值模擬有點畏難情緒的人，總覺得那些方程和算法離我的實際工作有點遠。但《半導體器件數值模擬計算方法的理論和應用》這個書名，卻讓我看到瞭不一樣的希望。它強調的是“理論和應用”的結閤，這正是我一直以來尋找的。很多時候，我們拿到一個半導體器件的設計需求，或者遇到瞭一個器件的性能瓶頸，但僅僅依靠經驗和實驗來解決問題，效率會非常低，而且成本很高。我非常期待這本書能夠提供一套係統性的方法論，教我如何將實際的器件問題轉化為數值模擬問題，如何選擇閤適的模型和算法，以及如何解讀模擬結果並將其反饋到設計和優化中。我特彆想知道，書中是否會包含一些實際的案例分析，比如如何模擬MOSFET的閾值電壓漂移，如何優化BJT的擊穿電壓，或者如何模擬光電器件的光電轉換效率。如果它能提供一些關於常用模擬軟件（如TCAD軟件）的基本操作指南或者思想，那對我來說就是無價之寶瞭。我希望這本書能讓我從一個“模擬小白”變成一個能夠獨立運用數值模擬解決半導體器件問題的“實踐者”。

評分☆☆☆☆☆

《半導體器件數值模擬計算方法的理論和應用》這個書名，聽起來就像是通往半導體設計“秘密花園”的鑰匙。我一直對半導體器件的物理機製和工作原理有著濃厚的興趣，但真正進入到數值模擬這個領域，卻感覺門檻很高。這本書恰好彌補瞭我的這一需求，它不僅涉及“理論”，更強調“應用”，這說明它不是那種隻講概念、不接地氣的理論堆砌。我特彆好奇，書中會如何講解那些復雜的數值計算方法，比如如何離散化偏微分方程，如何進行矩陣求解，以及如何處理邊界條件和初始條件。我期待它能提供一些直觀的解釋，而不是僅僅拋齣一堆公式。在應用方麵，我希望它能覆蓋到當前主流的半導體器件，比如CMOS、FinFET，甚至是一些新興的器件類型。我非常想知道，通過數值模擬，我們可以達到什麼樣的精度，能夠發現哪些在實驗中不易察覺的問題，以及如何利用模擬結果來指導實驗設計，從而大大縮短研發周期。這本書如果能讓我感受到數值模擬的強大力量，並且給我提供一套清晰的學習路徑，那麼它對我而言將是極具價值的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名《半導體器件數值模擬計算方法的理論和應用》給我一種厚重感，但同時又充滿瞭探索的樂趣。我一直認為，半導體器件的設計和優化是一個精密的工程，而數值模擬則是實現這種精密的“眼睛”和“大腦”。我渴望瞭解，在那些冰冷的芯片背後，隱藏著怎樣一套嚴謹的數學理論和計算方法，能夠精確地預測器件的行為，甚至預見未來。我特彆感興趣的是，這本書是如何將抽象的物理概念轉化為具體的數學模型，然後又是如何通過一係列的計算步驟，最終得到我們能理解的仿真結果。我希望它能詳細闡述各種數值方法的優缺點，比如在處理不同類型的半導體器件時，哪種方法更適閤，又為什麼。我對書中關於“應用”的部分也充滿期待，我希望它能展示模擬技術如何在器件的整個生命周期中發揮作用，從概念設計、參數提取，到性能評估、故障分析，甚至是新材料和新結構的探索。如果這本書能啓發我思考如何利用模擬技術來突破當前半導體技術的一些瓶頸，比如摩爾定律的挑戰，那將是一次重大的思想啓迪。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字《半導體器件數值模擬計算方法的理論和應用》聽起來就夠硬核，我之前涉足過一些半導體物理和材料學的課程，但數值模擬這塊一直是我的知識盲區。我一直在找一本既能講透理論，又能對接實際應用的入門書籍，畢竟現在半導體行業發展這麼快，不懂點模擬技術感覺都跟不上趟瞭。這本書的目錄結構給我留下瞭深刻的印象，它好像不是那種上來就堆砌公式的教科書，而是層層遞進，從基礎理論講到各種具體的仿真方法，最後還能看到它在實際器件設計中的應用案例。這一點對我來說尤其重要，理論學得再好，如果不能轉化成解決實際問題的工具，那就有點紙上談兵瞭。我期待這本書能像一位經驗豐富的老師，一步步引導我進入半導體數值模擬的奇妙世界，讓我真正理解那些復雜的方程是如何描述半導體器件行為的，以及如何利用這些模擬結果來優化器件性能、加速研發進程。我特彆想知道它會不會詳細介紹一些經典的數值方法，比如有限元法、有限差分法在半導體模擬中的具體實現，以及各種物理模型（如漂移-擴散模型、泊鬆方程等）是如何耦閤求解的。如果這本書能提供一些清晰的數學推導和算法解釋，我相信對我這樣的初學者來說，將是巨大的福音。

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目《半導體器件數值模擬計算方法的理論和應用》給我的感覺是，它不僅僅是一本“如何做”的書，更是一本“為什麼這樣做”的書。我一直對半導體器件的微觀世界充滿好奇，但很多時候，我們隻能通過宏觀的I-V麯綫來認識它。而數值模擬，就像是打開瞭一個潘多拉魔盒，讓我們能夠深入到載流子是如何運動的、電場是如何分布的，甚至量子效應是如何影響器件性能的。我非常期待這本書能夠從最基礎的物理原理齣發，將半導體器件的復雜行為分解成一係列可計算的模型，然後詳細闡述這些模型背後的數學原理和計算方法。我猜想，書中可能不會迴避那些高深的數學工具，但一定會以一種清晰、易於理解的方式呈現，比如通過大量的圖示和實例來輔助說明。我很想知道，書中會如何處理不同尺度下的物理現象，比如從原子尺度到器件尺度的跨越，以及如何在模擬中考慮材料的非均質性和缺陷的影響。如果它能介紹一些前沿的模擬技術，比如機器學習在半導體模擬中的應用，那更是錦上添花瞭。畢竟，未來的半導體技術發展離不開更高效、更精準的模擬工具。