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第一章积体电路中主动元件之模型1

1.1介绍2

1.2pn接合面之空乏区2

1.2-1空乏区电容7

1.2-2接合面崩溃10

1.3双极性电晶体之大信号动作13

1.3-1在顺向-作用区下之大信号模型14

1.3-2在顺向-作用区内集极电压对大信号特性之影响22

1.3-3饱和区及反作用区25

1.3-4电晶体崩溃电压31

1.3-5电晶体电流增益βF对于工作情况之相依性36

1.4双极性电晶体之小信号模型40

1.4-1转导41

1.4-2基极-充电电容43

1.4-3输入电阻45

1.4-4输出电阻46

1.4-5双极性电晶体之基本小信号模型46

1.4-6集-基极电阻47

1.4-7小信号模型之杂散元件48

1.4-8电晶体频率响应规格53

1.5接合面场效电晶体之大信号动作58

1.5-1JFET之转移特性曲线59

1.5-2 JFET之大信号模型68

1.5-3 JFET崩溃电压68

1.6 JFET之小信号模型70

1.7金氧半场效电晶体之大信号动作75

1.7-1MOS元件之转移特性75

1.7-2 MOS元件电压限制83

1.8金氧半场效电晶体于饱和区工作下之信号模型84

1.9 FET元件中之短通道效应91

1.10 MOSFET元件中之次起始导通96

1.11 MOSFET元件中之基片电流99

附录A1.1主动元件参数总结102

习题105

第二章双极性，MOS，及BiCMOS之积体电路技术109

2.1介绍110

2.2积体电路制作之基本程序111

2.2-1矽之电阻率111

2.2-2固态扩散114

2.2-3扩散层之电特性116

2.2-4光制版术119

2.2-5磊晶生长120

2.2-6离子布植术122

2.2-7局部氧化122

2.2-8复晶矽沈积123

2.3高电压双极性积体电路之制作124

2.4最先进双极性积体电路之制作129

2.5双极性类比积体电路之主动元件134

2.5-1积体电路npn电晶体134

2.5-2积体电路pnp电晶体149

2.6双极性积体电路之被动元件160

2.6-1扩散式电阻160

2.6-2磊晶与磊晶夹限电阻164

2.6-3积体电路电容166

2.6-4稽纳二极体168

2.6-5接合面二极体169

2.7基本双极性程序之改良170

2.7-1介质隔离170

2.7-2高性能主动元件之共容制程171

2.7-3高性能被动元件177

2.8MOS积体电路之制作178

2.9MOS积体电路之主动元件182

2.9-1 n通道电晶体183

2.9-2P通道电晶体195

2.9-3空乏型元件196

2.9-4双极性电晶体196

2.10MOS技术之被动元件197

2.10-1电阻197

2.10-2 MOS技术之电容199

2.10-3 CMOS技术之栓定201

2.11 BiCMOS技术203

2.12积体电路制作之经济价值205

2.12-1积体电路制作之良率考虑205

2.12-2积体电路制作之成本考虑209

2.13积体电路之包装考虑212

2.13-1最大功率散逸213

2.13-2积体电路包装之可靠度考虑216

附录A2.1 SPICE模型-参数档案217

习题219

第三章单电晶体及双电晶体放大器225

3.1类比电路近似分析法中元件模型之选择228

3.2基本单电晶体放大级229

3.2-1共射极构造230

3.2-2共源极构造236

3.2-3共基极构造239

3.2-4共闸极构造244

3.2-5共集极构造（射极追随器）246

3.2-6共排极构造（源极追随器）249

3.2-7含有射极退化之共射极放大器251

3.2-8含有源极退化之共源放大器254

3.3双电晶体放大级256

3.3-1CC-CE，CC-CC及达灵顿构造257

3.3-2叠串（Cascode）构造262

3.4射极耦合对265

3.4-1直流转移特性266

3.4-2射极退化268

3.4-3小信号分析270

3.4-4利用半电路观念求差模及共模增益276

3.4-5共模斥比281

3.4-6差模及共模输入电阻283

3.5源极耦合FET对284

3.5-1直流大信号分析285

3.5-2小信号分析289

3.6差动放大器之元件不匹配效应291

3.6-1射极耦合对之输入抵补电压292

3.6-2射极耦合对趋近分析之抵补电压294

3.6-3射极耦合对抵补电压之漂移297

3.6-4射极耦合对之输入抵补电流297

3.6-5源极耦合JFET对之输入抵补电压与漂移299

3.6-6源极耦合MOSFET对之输入抵补电压与漂移301

附录A3.1基本统计学及高斯分布303

习题307

第四章电晶体电流源及主动负载315

4.1介绍316

4.2电流源316

4.2-1简单电流源316

4.4-2维勒电流源325

4.2-3叠串电流源327

4.2-4维森电流源333

4.3电流源作为主动负载337

4.3-1具有主动负载之共射极放大器338

4.3-2具有主动负载之射极耦合对345

4.3-3具有主动负载射极耦合对之输入抵补电压362

4.3-4具有主动负载射极耦合对之共模斥比365

4.3-5具有主动负载之共源极放大器367

4.3-6具有主动负载之源极耦合对373

附录374

A4.1电晶体电流源之匹配考虑374

A4.2不受电源供应影响之偏压379

A4.3不受温度影响之偏压392

A4.3-1稽纳参考式偏压电路392

A4.3-2能带隙参考式偏压电路399

A4.4低电流偏压408

习题409

第五章输出级417

5.1介绍418

5.2射极追随器作为输出级418

5.2-1射极追随器之转移特性418

5.2-2功率输出及效率422

5.2-3射极追随器推动条件433

5.2-4射极追随器之小信号特性433

5.3共射极输出级436

5.3-1共射极级之转移特性436

5.3-2功率输出与效率438

5.3-3共射极级之失真439

5.4共基极输出级444

5.5B类（推挽式）输出级445

5.5-1 B类级之转移特性446

5.5-2 B类级之功率输出及效率450

5.5-3 B类互补式输出级之实际合成456

5.5-4全部npn式B类输出级465

5.5-5类似互补式输出级469

5.5-6 CMOS B类输出级472

5.5-7过载保护473

习题476

第六章运算放大器483

6.1运算放大器之应用485

6.2实际运算放大器与理想值之偏差497

6.3单石运算放大器之分析502

6.3-1741运算放大器之直流分析505

6.3-2 741运算放大器之小信号分析512

6.3-3 741之输入抵补电压，输入抵补电流及共模斥比525

6.4单石运算放大器之设计考虑526

6.4-1低漂移运算放大器之设计529

6.4-2低输入电流运算放大器之设计536

6.5MOS运算放大器544

附录551

A6.1741输入抵补电压与电流之计算551

A6.2 MOS运算放大器之输入抵补电压556

习题558

第七章积体电路之频率响应565

7.1介绍566

7.2单级放大器之频率应响566

7.2-1单级差动放大器566

7.2-2射极追随器频率响应579

7.2-3共基极放大器频率响应588

7.3多级放大器之频率响应590

7.3-1主极点趋近590

7.3-2零值时间常数分析592

7.3-3共射极串级频率响应599

7.3-4叠串频率响应603

7.4741运算放大器频率响应之分析612

7.4-1 741之高频率等效电路612

7.4-2 741-3dB频率之计算613

7.4-3 741之非主极点616

7.5频率响应与时间响应之关系618

习题620

第八章回授631

8.1理想回授方程式632

8.2增益灵敏度634

8.3负回授对失真之影响636

8.4回受架构637

8.4-1串联并联回授638

8.4-2并联并联回授642

8.4-3并联串联回授645

8.4-4串联串联回授646

8.5实际架构及负载效应647

8.5-1并联并联回授647

8.5-2串联串联回授657

8.5-3串联并联回授670

8.5-4并联串联回授677

8.5-5结论681

8.6单级回授682

8.6-1本身串联回授683

8.6-2本身并联回授687

8.7电压调整器作为回授电路689

习题697

第九章回授放大器之频率响应与稳定性705

9.1介绍706

9.2在回授放大器中增益与频宽之关系706

9.3不稳定性及尼奎士（Nyquist）准则708

9.4补偿717

9.4-1补偿理论717

9.4-2补偿方法724

9.4-3MOS放大器补偿733

9.5根-轨迹技术735

9.5-1三极点转移函数之根轨迹736

9.5-2根轨迹建立规则740

9.5-3主极点补偿之根轨迹751

9.5-4回授零点补偿之根轨迹753

9.6转动速率759

9.6-1转动速率限制之原因759

9.6-2改进转动速率之方法763

9.6-3转动速率对大信号正弦波特性之效应771

习题773

第十章非线性类比电路781

10.1介绍782

10.2精准整流782

10.3使用双极性电晶体之类比乘法器789

10.3-1射极耦合对作为简单乘法器用789

10.3-2几伯（Gibert）乘法单位之直流分析793

10.3-3几伯（Gibert）乘法单位作为类比乘法器795

10.3-4完整类比乘法器799

10.3-5几伯（Gibert）乘法单位作为平衡调变器与相位侦测器800

10.4锁相回路（PLL）805

10.4-1锁相回路观念806

10.4-2在锁住情况下之锁相回路808

10.4-3积体电路锁相回路820

10.4-4560B单石锁相回路之分析825

10.5非线性函数合成836

习题838

第十一章积体电路中之杂讯845

11.1介绍846

11.2杂讯来源846

11.2-1射杂讯846

11.2-2热杂讯850

11.2-3闪烁杂讯（1/f杂讯）852

11.2-4爆裂杂讯（爆玉米花杂讯）853

11.2-5累增杂讯855

11.3积体电路元件之杂讯模型856

11.3-1接合面二极体856

11.3-2双极性电晶体857

11.3-3场效电晶体859

11.3-4电阻860

11.3-5电容及电感860

11.4电路杂讯计算860

11.4-1双极性电晶体杂讯特性863

11.4-2等效输入杂讯与最小可侦测信号868

11.5等效输入杂讯产生器870

11.5-1双极性电晶体杂讯产生器872

11.5-2场效电晶体杂讯产生器878

11.6回授对杂讯特性之效应882

11.6-1理想回授对杂讯特性之效应882

11.6-2实际回授对杂讯特性之效应884

11.7其他电晶体构造之杂讯特性893

11.7-1共基极级杂讯特性893

11.7-2射极追随器杂讯特性895

11.7-3差动对杂讯特性896

11.8运算放大器之杂讯899

11.9杂讯频宽907

11.10杂讯度与杂讯温度913

11.10-1杂讯度913

11.10-2杂讯温度918

习题919