半导体技术 技术阐述，工世的特征数据PDF电子书下载

1 半导体基础和历史回顾 1

1.1 简介 1

1.2 历史回顾 1

1.2.1 半导体二极管 1

1.2.2 双极型晶体管 2

1.2.3 硅的成功之路 2

1.2.4 其他半导体材料和元件 3

1.2.5 场效应晶体管 4

1.2.6 半导体集成电路 5

1.2.7 半导体元件的分类 9

1.3 集成电路的设计和功能 10

1.3.1 双极型集成电路 10

1.3.2 MOS集成电路 17

1.4 其他半导体元件 24

1.4.1 普通结构的半导体模块 24

1.4.2 半导体二极管 25

1.4.3 晶体管 28

1.4.4 其他集成半导体器件 29

2 二极管和晶体管 31

2.1 高频二极管 31

2.2 载流子寿命和高频PIN型二极管的串联等效电阻 32

2.2.1 如何测量PIN型二极管的电气参数 34

2.3 双极型晶体管的电容定义 35

2.3.1 如何测量Ccb,Cce和Ceb 36

2.4 用三参数测量法定义小信号射频晶体管 37

2.4.1 S参数的测量 37

2.4.2 确定晶体管噪声系数的测量方法 38

2.4.3 确定混频器噪声系数的测量方法 39

2.4.4 测量IP3的值（3阶截止点） 39

2.5 双极型射频晶体管 41

2.5.1 SIEGET：倒立之物 41

2.5.2 应用 44

2.5.3 硅锗晶体管 45

2.6 硅单片微波集成电路（MMIC）简化射频电路的开发 45

2.6.1 三种应用电路 48

2.6.2 移动电话并非唯一应用对象 50

2.7 使用BCR 400工作点稳定器稳定电流 50

2.7.1 工作方式 51

2.7.2 控制响应 51

3 功率半导体 54

3.1 分类 54

3.1.1 根据参数对功率半导体进行分类 56

3.2 产品的开发 57

3.2.1 产品开发的差异 58

3.3 产品群组 59

3.4 晶元技术（前道） 60

3.4.1 基本工艺 60

3.4.2 功率MOSFET 61

3.4.3 智能型场效应晶体管（FET） 62

3.4.4 智能功率集成电路 65

3.4.5 前景和趋势 69

3.5 封装技术（后道） 70

3.5.1 半导体封装的分类 70

3.5.2 功率封装的静态特性 71

3.5.3 功率封装的动态特性 73

3.5.4 用有限元法分析功率半导体封装 78

3.5.5 “热学和封装信息”数据表 81

3.5.6 在汽车应用中的功率半导体封装具有的特殊产品特性 82

3.5.7 多芯片封装及趋势 85

3.6 汽车功率器件 87

3.6.1 MOSFET和IGBT 87

3.6.2 智能场效应管和智能IGBT 89

3.6.3 多通道开关 95

3.6.4 桥式电路 97

3.6.5 供电集成电路 102

3.6.6 收发器 107

3.6.7 智能功率系统集成电路 111

3.6.8 汽车应用中的发展趋势 115

3.7 电源和传动中的应用 116

3.7.1 开关电源——电路拓扑和产品 116

3.7.2 开关电源的电路拓扑 119

3.7.3 开关电源的选用标准 121

3.7.4 开关电源集成电路 123

3.7.5 功率因数 129

3.7.6 传动-转速控制和电力电子 134

3.7.7 低压功率晶体管：OptiMOSTM 137

3.7.8 高压晶体管：CoolMOSTM 144

3.7.9 碳化硅-高功率密度的基础 149

3.7.高压功率IGBT 159

4 光半导体 166

4.1 光辐射的物理原理 166

4.1.1 基本原理和术语 166

4.1.2 光电二极管 168

4.1.3 硅光电二极管 169

4.1.4 光电晶体管 170

4.1.5 发光二极管 171

4.2 半导体激光 174

4.2.1 半导体激光的基本原理 174

4.2.2 带状氧化物激光器的结构 176

4.2.3 激光阵列 177

4.2.4 半导体激光的深层应用 180

4.3 光电耦合器与固态继电器 181

4.4 光波导 183

4.4.1 光纤——一种传输介质 183

4.4.2 光波导应用中的发送与接收模块 185

4.4.3 光波导应用中的异频雷达收发器 187

4.4.4 玻璃光纤的连接 188

4.4.5 塑料光纤的耦合单元 189

4.4.6 塑料光纤的典型应用 189

4.4.7 车辆中塑料光纤的光传输技术的应用 190

4.5 IrDA——应用红外线辐射的数据传输 194

4.5.1 IrDA——所有设备的一个世界性标准 195

4.5.2 IrDA整体标准 195

5 传感器 197

5.1 概况 197

5.2 磁场传感器 197

5.2.1 分立霍尔效应传感器 197

5.2.2 集成霍尔传感器ASIC 201

5.2.3 巨磁电阻（GMR） 204

5.3 压力传感器 211

5.3.1 表面微加工技术，数字输出的压力传感器（KP100） 211

5.3.2 模拟输出的压力传感器（KP120） 213

5.3.3 采用SMD封装（KP200）的压电传感器 215

5.4 温度传感器 216

6 存储器 218

6.1 数据存储的类型 218

6.1.1 机械存储技术 218

6.1.2 磁存储技术 218

6.1.3 光存储技术 219

6.1.4 半导体存储技术（存储器） 219

6.2 DRAM的基本原理和应用领域 220

6.2.1 SRAM和DRAM是什么 220

6.2.2 DRAM的类型 221

6.2.3 规格 222

6.2.4 DRAM的机械结构 222

6.2.5 DRAM的功能（以SDR SDRAM为例） 223

6.2.6 工艺技术 225

6.2.7 DRAM的内部结构和功能原理 228

6.2.8 DRAM的开发和生产 235

6.2.9 质量保证 237

6.3 如何使DRAM变得更快 239

6.3.1 EDO-DRAM加速存储器访问 240

6.3.2 同步工作更快 240

6.3.3 双倍数据传输率 241

6.3.4 模块简化存储器的升级 241

7 微控制器 244

7.1 简介 244

7.2 8位的微控制器 244

7.2.1 简介 244

7.2.2 存储器结构 244

7.2.3 特殊功能寄存器区 247

7.2.4 CPU体系结构 248

7.2.5 基本中断处理 250

7.2.6 I/O口结构 252

7.2.7 CPU时钟周期 254

7.2.8 外部存储器访问 255

7.2.9 指令集概况 256

7.2. C500微控制器框图 263

7.3 16位微控制器 265

7.3.1 简介 265

7.3.2 16位微控制器家族成员 266

7.3.3 C166家族体系结构概况 268

7.3.4 存储器组织结构 268

7.3.5 基本CPU概念和优化方法 269

7.3.6 片上系统资源 274

7.3.7 外部总线接口 275

7.3.8 片上外围模块 276

7.3.9 电源管理监控特性 283

7.3.10 XC166家族的特性 283

7.3.11 指令集总结 284

7.3.12 16位微控制器的框图 287

7.4 32位TriCore体系结构 292

7.4.1 TriCore体系结构的特性概述 292

7.4.2 程序状态寄存器 293

7.4.3 数据类型 294

7.4.4 寻址模式 294

7.4.5 指令格式 294

7.4.6 任务及上下文 294

7.4.7 中断系统 296

7.4.8 陷阱系统 296

7.4.9 保护系统 296

7.4.10 复位系统 297

7.4.11 调试系统 297

7.4.12 编程模式 297

7.4.13 存储模式 300

7.4.14 寻址模式 300

7.4.15 内核寄存器 302

7.4.16 通用寄存器（GPR） 304

7.4.17 32位微控制器的框图 307

8 智能卡 309

8.1 概况 309

8.2 简介 309

8.3 市场 309

8.3.1 智能卡IC的应用市场 310

8.3.2 市场要求 310

8.4 应用 310

8.4.1 数字签名——未来的签名方式 311

8.4.2 电子商务——因特网上的世界经济体系 312

8.4.3 家庭银行 312

8.5 商业关系网 312

8.6 产品 313

8.6.1 “卡上芯片”——最新技术代表 313

8.6.2 “卡上系统”——未来的挑战 314

8.7 加密技术 315

8.8 多功能卡的芯片 316

8.8.1 英飞凌高端微控制器系列的解释器支持 317

8.9 “人卡交互接口”——一种新的外围设备 317

8.10 工艺和生产 318

8.10.1 前沿工艺技术 318

8.10.2 工艺、产品和设计要求 319

8.10.3 生产要求 319

8.11 安全性 319

8.11.1 作为安全系统的智能卡 319

8.11.2 硬件安全性 320

8.11.3 安全金字塔 320

8.11.4 安全性作为技术和组织上的挑战 320

8.12 前景 320

9 汽车半导体解决方案 322

9.1 汽车电子 322

9.2 车身电子 323

9.2.1 车辆供电控制器和车灯控制模块 323

9.2.2 车门控制模块 327

9.2.3 空调系统 329

9.3 安全电子 332

9.3.1 主动安全系统 335

9.3.2 被动安全系统 339

9.4 动力总成电子 348

9.4.1 动力总成控制环中的半导体技术 349

9.4.2 动力总成应用——系统概况 349

9.4.3 动力总成应用的未来分配 356

9.5 信息娱乐电子 356

9.5.1 汽车仪表板／仪器组 356

9.5.2 汽车音频 356

9.5.3 远程信息处理系统 357

9.5.4 导航系统 358

9.5.5 多媒体系统 358

9.5.6 交叉应用技术 359

9.6 新的42V车辆供电系统 361

9.6.1 12V和42V术语的定义 361

9.6.2 42V供电系统新的解决方案 361

9.6.3 42V电源及其对功率半导体的影响 364

9.7 线控技术的挑战与机遇 370

9.7.1 系统和设计要求 371

9.7.2 线控技术的可行性 372

9.7.3 线控系统的半导体概念 374

9.8 汽车电子的未来 375

10 信息娱乐电子 377

10.1 宽带通信的起飞 377

10.1.1 有线电视的数字化 378

10.1.2 迅速发展的地面数字电视 379

10.1.3 数字卫星广播反馈的改进 381

10.2 多媒体卡（MMC）——移动终端设备理想的大容量存储器 382

10.2.1 各种应用 384

10.2.2 标准化的兴起 384

10.2.3 灵活的接口 384

10.2.4 2001年达到128M字节 385

11 通信模块 387

11.1 概况和趋势 387

11.1.1 战略目标 388

11.1.2 高速的创新 388

11.1.3 交换集成电路 388

11.1.4 网络集成电路 389

11.1.5 通信终端集成电路 389

11.2 ISDN：从交换机到用户 390

11.2.1 ISDN中的功能模块 390

11.2.2 数字线路卡 393

11.2.3 扩展型线路卡控制器（ELIC） 393

11.2.4 ISDN-D信道交换控制器（IDEC） 393

11.2.5 适用于模拟前端的U型收发机 394

11.2.6 ISDN高压电源控制器（IHPC） 394

11.2.7 网络终端 395

11.2.8 智能网络终端控制器（INTC） 396

11.2.9 ISDN DC-DC变换器（IDDC） 396

11.2.10 ISDN-S接口的馈电电路（ISFC） 396

11.2.11 双信号处理编码解码滤波器 398

11.3 ISDN终端设备：用户端 398

11.3.1 电话机 398

11.3.2 PC机插卡 400

11.3.3 终端适配器（TA）和USB-S0适配器 400

11.3.4 NT1和TA的组合 401

11.3.5 带USB-S0适配器和TA功能的高端电话 401

11.4 ISDN的参考设计 402

11.4.1 完善的解决方案将加速市场开发 402

11.4.2 硬件 403

11.4.3 软件 403

11.4.4 ISDN接入 403

11.4.5 ISDN电话 404

11.5 电话网络的质量分析 405

11.5.1 针对每种电话网络的TIQUS 405

11.5.2 呼叫测试：测试连接 405

11.5.3 英飞凌的ISDN接入技术 406

11.6 灵活的芯片概念降低PBX成本 407

11.6.1 高性价比的系统解决方案 407

11.6.2 尺寸减小的趋势 407

11.6.3 为数字PBX特制的集成电路 408

11.6.4 PCM交换解决方案 409

11.6.5 使用SWITI与H.0/H.110总线连接 410

11.7 移动终端设备的下一代结构体系——GSM的GOLD未来 411

11.7.1 E-GOLD——扩展的GOLD标准 412

11.7.2 应用支持 412

11.7.3 未来已经开始 413

11.7.4 GSM模块 413

11.8 数字应答机 414

11.8.1 DSP减少数据量 414

11.8.2 单信道编解码器已足够 415

11.8.3 SAM提供了优化的成本 416

11.8.4 开发变得易行 419

11.9 免提算法 419

11.9.1 免提系统 420

11.9.2 全双工系统 420

11.9.3 半双工系统 420

11.9.4 回音消除（全双工系统） 420

11.9.5 ITU-T推荐标准 424

11.10 DSL体系结构 424

11.10.1 DSL的基本概念 425

11.10.2 利用环境的非对称性 426

11.10.3 VDSL传递视频数据，提供更高的带宽 431

12 用户定制集成电路 433

12.1 半定制集成电路 433

12.1.1 门阵列 434

12.1.2 单元设计 434

12.1.3 采用门阵列还是单元设计 435

12.2 工艺技术 435

12.2.1 双极型半定制集成电路 435

12.2.2 CMOS半定制集成电路 436

12.2.3 双极型门阵列 437

12.2.4 双极型晶体管阵列（线性阵列） 438

12.3 封装变体 438

12.4 用户定制集成电路制造商的合作 439

13 电磁兼容性——EMC 441

13.1 基本概念 441

13.1.1 EMC现象 441

13.1.2 EMC：标准和规范 444

13.1.3 集成电路（IC）的EMC测量方法 445

13.1.4 确定元件ESD坚固性的模型 453

13.2 汽车功率集成电路的电磁兼容性 456

13.2.1 功率开关集成电路 456

13.2.2 DC-DC变换器的干扰发射 459

13.2.3 通信集成电路——CAN的干扰发射 461

13.2.4 汽车功率开关IC的抗干扰性 462

13.2.5 通信集成电路——CAN的抗干扰性 463

13.2.6 应用电路的EMC措施——外部元件 464

13.3 微控制器的电磁兼容性 465

13.3.1 汽车微控制器系统和技术发展趋势 465

13.3.2 EMC优化的电路板设计 467

13.3.3 来自微控制器的干扰发射的测量 470

13.3.4 微控制器的抗干扰性 475

13.4 有线通信的EMC目标 475

13.4.1 系统、元件和基本原则 476

13.4.2 高速PCB的设计——信号完整性（SI） 477

13.5 处理中的ESD保护措施 485

13.5.1 针对带电物体（人／机器）的保护措施 486

13.5.2 针对带电器件的保护措施 486

14 封装 488

14.1 从物理学到创新——封装技术开发的重要性日益显著 488

14.2 半导体芯片封装——概况 489

14.3 封装技术发展的推动力 491

14.4 世界范围封装技术的发展 492

14.4.1 标准化 492

14.4.2 世界趋势：存储器封装 492

14.4.3 世界趋势：集成电路封装 493

14.4.4 世界趋势：无源模块 495

14.5 客户的可用性：精密间距和多选择 496

14.6 集成电路封装的发展道路——旅程将把我们带向何方 496

14.7 材料的方面 498

14.7.1 无铅、无卤素封装 498

14.7.2 设备和材料要素 499

14.7.3 由封装材料中的放射性杂质导致的软错误 500

15 质量 501

15.1 决定质量的因素 501

15.2 商业过程中的质量管理方法 502

15.3 产品对用户的可用性 503

附录：术语表 509