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內容簡介

　　本書從薄膜晶體管（TFT）的材料講起，大部分內容是作者實踐經驗的總結和概括。全書構成了完整的、針對薄膜晶體管微電子學的理論和實踐體系。本書涵蓋了薄膜晶體管微電子學相關的材料、器件、電路及版圖設計的基本原理和思想方法，全書共6章：第1章闡述了薄膜晶體管的基本原理，包括半導體的原理和能帶理論、半導體材料，以及包括TFT在內的常見半導體器件的結構和原理；第2章闡述了薄膜晶體管的可靠性的基本理論；第3章闡述了薄膜晶體管電路的基本邏輯單元，既有針對這些邏輯單元的功能的闡述，也有針對這些邏輯單元的原理分析，特別是采用TFT實現時，這些電路單元所具有的差異性和解決方法；第4章是在第3章所述的邏輯單元的基礎上，進一步講解這些電路單元如何采用TFT來實現，以及其中的問題和解決辦法；第5章結合TFT的光刻工藝，闡述了TFT版圖設計的基本概念、基本思想和方法；第6章是TFT的電路應用舉例，主要闡述了目前常見的三種TFT的應用及其電路原理。

作者簡介

　　雷東，內蒙古人，浙江大學材料系碩士畢業(yè)。北京道古視界科技有限公司總經理。長期從事半導體通信技術，顯示技術，及相關EDA軟件的研發(fā)。劉文軍，江蘇人，復旦大學微電子系博士畢業(yè)，青年研究員。長期從事新型氧化物半導體器件、工藝及功能電路的研究。

圖書目錄

目錄
第1章薄膜晶體管的基本原理 1
1．1 半導體的基本原理 1
1．1．1 導體、絕緣體與半導體 1
1．1．2 本征半導體材料中的電子和空穴 5
1．1．3 半導體的能帶圖 6
1．1．4 半導體中載流子的分布 11
1．2 半導體材料 14
1．2．1 半導體單晶材料 15
1．2．2 半導體多晶材料 18
1．2．3 非晶態(tài)半導體材料 20
1．3 半導體結 24
1．3．1 半導體的接觸電勢 24
1．3．2 半導體二極管 27
1．4 金屬-絕緣體-半導體（MIS）結構與薄膜晶體管（TFT） 34
1．4．1 MIS結構與三端MIS器件概述 34
1．4．2 薄膜晶體管的結構 36
1．4．3 薄膜晶體管的工作模式 42
1．4．4 三端MIS器件的浮體效應 52
1．4．5 薄膜晶體管的器件特征（Target） 54
1．4．6 薄膜晶體管的SPICE模型 65
1．4．7 雙柵薄膜晶體管 75
1．4．8 薄膜晶體管的二極管連接 77
參考文獻 79
第2章薄膜晶體管的可靠性 80
2．1 薄膜晶體管的可靠性概述 80
2．2 非晶硅薄膜晶體管（a-Si TFT）的可靠性 82
2．2．1 弱鍵的影響 83
2．2．2 GI層中的電荷俘獲 84
2．2．3 界面態(tài)的影響 84
2．2．4 轉移特性曲線的滯回效應 85
2．2．5 器件層面的補償 87
2．3 低溫多晶硅薄膜晶體管（LTPS TFT）的可靠性 89
2．4 IGZO TFT的可靠性 92
2．4．1 柵極電壓偏置對IGZO TFT可靠性的影響 92
2．4．2 光照對IGZO TFT可靠性的影響 94
參考文獻 98
第3章　薄膜晶體管電路的基本邏輯單元 99
3．1　傳輸門 99
3．1．1　nMOS傳輸門 99
3．1．2　pMOS傳輸門 102
3．1．3　CMOS傳輸門 103
3．2　反相器 104
3．2．1　電阻負載nMOS反相器 105
3．2．2　E/E飽和負載nMOS反相器 111
3．2．3　E/E非飽和負載nMOS反相器 116
3．2．4　自舉反相器 117
3．2．5　CMOS反相器 119
3．3　反相器的放大功能 127
3．3．1　概述 127
3．3．2　電阻負載反相器的放大功能（電阻負載共源放大器） 127
3．3．3　E/E飽和負載反相器的放大功能（二極管負載共源放大器） 129
3．3．4　CMOS反相器的放大功能（推挽放大器） 129
3．4　TFT的串聯特性和并聯特性 130
3．4．1　TFT的串聯特性 130
3．4．2　TFT的并聯特性 132
3．5　TFT靜態(tài)邏輯門 133
3．5．1　與非門 134
3．5．2　TFT與門 139
3．5．3　TFT或非門 143
3．5．4　TFT或門 149
參考文獻 153
第4章薄膜晶體管電路單元 154
4．1 RS觸發(fā)器 154
4．1．1 與非門構成的基本RS觸發(fā)器 154
4．1．2 或非門構成的基本RS觸發(fā)器 160
4．2 鐘控RS觸發(fā)器 164
4．2．1 與非門構成的鐘控RS觸發(fā)器 164
4．2．2 或門和與非門及或非門和與非門構成的鐘控RS觸發(fā)器 169
4．2．3 CMOS與非門構成的鐘控RS觸發(fā)器 169
4．2．4 傳輸門和反相器構成的鐘控RS觸發(fā)器 170
4．3 邊沿觸發(fā)的RS觸發(fā)器 173
4．3．1 邊沿脈沖的產生 173
4．3．2 邊沿觸發(fā)的RS觸發(fā)器觸發(fā)原理 178
4．4 RS主從觸發(fā)器 179
4．5 D觸發(fā)器 180
4．5．1 基本D觸發(fā)器 181
4．5．2 鐘控D觸發(fā)器 183
4．6 JK觸發(fā)器 185
4．7 寄存器和移位寄存器 186
4．7．1 靜態(tài)TFT電路 186
4．7．2 動態(tài)TFT電路 189
4．7．3 動態(tài)移位寄存器 207
參考文獻 212
第5章薄膜晶體管電路的版圖設計 213
5．1 版圖設計的基本概念 213
5．1．1 設計流程 213
5．1．2 器件尺寸 214
5．1．3 層次結構 215
5．2 版圖設計與光刻工藝 216
5．2．1 圖形的轉移 216
5．2．2 TFT的形成 219
5．2．3 TFT制造工藝的對位標 222
5．3 版圖設計規(guī)則 224
5．4 分立元器件的版圖設計 226
5．4．1 TFT的版圖 226
5．4．2 電阻的設計 227
5．4．3 電容的設計 227
5．4．4 電感的設計 228
參考文獻 229
第6章薄膜晶體管電路的應用 231
6．1 顯示和液晶天線面板的柵極驅動電路 231
6．2 二維液晶天線的單元充、放電電路 234
6．3 AMOLED顯示面板的像素電路 238
6．3．1 AMOLED像素電路的基本原理 238
6．3．2 AMOLED像素電路的補償 239
參考文獻 250