www.mexanik.ru

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Если верно наше представление о том, что прошлое есть ключ к будущему, то к главным достижениям в области интегральных схем придут те, кто имеет прочные знания по электронике полупроводниковых приборов. По этой причине студентам Калифорнийского университета в Беркли в течение ряда лет читается курс основных принципов функционирования элементов ИС и их применения. Настоящая книга есть результат преподавательской работы со студентами, сфера интересов которых — от основ теории электронных приборов до проектирования ИС. Примерно десятилетний опыт преподавания этого курса дал нам возможность экспериментально опробовать несколько разных подходов и благодаря этому сделать многие положения и факты физики полупроводниковых приборов, составляющие основу полупроводниковой электроники, более доступными и, что еще важнее, лучше усваиваемыми слушателями.

Опробовав несколько различных вариантов, мы в итоге построили курс лекций (и эту книгу) следующим образом. Прежде всего мы сконцентрировали внимание на важнейших элементах, используемых в кремниевых ИС. В результате в нашем распоряжении остался материал, который по объему допускает нормальное изложение примерно за две четверти учебного года. Более того, такое тематическое построение курса способствовало желанию студентов изучать его, что полностью соответствует принципу, хорошо сформулированному Анатолем Франсом: «Все искусство преподавания — это всего лишь искусство пробудить естественную любознательность молодых умов».

Наш следующий шаг состоял в том, чтобы составить список приборов, представляющих интерес, и расположить их в последовательности, определяемой числом физических принципов, необходимых для понимания основных механизмов работы приборов. Затем мы расположили материал книги таким образом, чтобы изложение физических принципов чередовалось с описанием их применения к конкретным приборам. Такие приборы или элементы ИС рассматриваются в завершающих разделах каждой главы. Данный подход имеет следующие основные достоинства:
1. Представляемый материал имеет большую ценность, чем просто описание конкретного прибора.
2. Он подчеркивает связь между научными фактами и явлениями и инженерными методами проектирования.
3. Представление материала в такой последовательности способствует лучшему его пониманию и закреплению.

Однако при таком подходе довольно сложно обеспечить одинаковый уровень изложения материала. Дело в том, что работу некоторых приборов можно объяснить с помощью всего нескольких основных идей и принципов, хотя с многих других точек зрения этот прибор может быть достаточно сложным. Например, для объяснения работы диодов с барьерами Шотки, рассматриваемых в гл. 3, достаточно всего нескольких физических принципов, однако из-за сложности анализа, необходимого для строгого изложения материала, этот раздел может показаться чрезмерно запутанным. Чтобы обеспечить более однородный уровень изложения материала, мы пометили некоторые разделы текста книги значком t. Эти разделы обычно содержат более сложный материал, и читатель, стремящийся прежде всего изучить основные вопросы курса, может их опустить. Во всех случаях, когда результаты этих разделов повышенной сложности необходимы для связного изложения материала, вне таких разделов отдельно включены более простые объяснения соответствующих вопросов.

Каждая глава заканчивается заключением. Его назначение — помочь студенту обобщить изложенный материал и обратить его внимание на наиболее существенные положения, содержащиеся в главе.

Большинство задач в конце каждой главы дает читателю возможность применить на практике сформулированные идеи и выведенные формулы. Среди них всего несколько простых задач, которые решаются непосредственным использованием выведенных в главе формул. Эти задачи обычно включаются для того, чтобы студент мог «ощутить», каковы порядки различных величин. Для решения ряда других задач он должен самостоятельно проделать выкладки, которые в тексте главы изложены лишь частично. Эти задачи полезны тем, что привлекают внимание читателя к определенным операциям или процедурам, которые могут представлять особый интерес. Для расширения кругозора читателя и самостоятельного вывода им новых формул и соотношений кое-где включены сложные задачи. Они, как и задачи, относящиеся к разделам, помеченным крестиком, тоже помечены значком t. В издательстве «Уайли» можно получить пособие для преподавателя, которое содержит решения всех без исключения задач. В этом пособии даются рекомендации по применению некоторых задач в лекционных занятиях.

В основном в Калифорнийском университете по этому учебнику занимаются студенты старших курсов, однако каждый семестр на этот курс записывается некоторое количество студентов младших курсов и несколько аспирантов. От слушателей требуется знание основ математики, физики и химии за первые два курса обучения, в том числе введения в квантовую механику, курса дифференциального и интегрального счисления, начального курса основ электротехники и курса материаловедения, содержащего анализ основных кристаллических структур. Для успешного восприятия нашего курса очень важны знания в области электромагнитной теории и знания элементов современной физики, в частности понятий о разрешенных энергетических уровнях в электронных системах.

В работе над книгой очень помогли полезные замечания и советы многих наших коллег из Калифорнийского университета. Первоначальные варианты рукописи использовали в своей преподавательской практике профессора Т. ван Дейзер, Р. Бродерсен, Т. Эверхарт и С. Ху. Каждый из них сделал ряд полезных замечаний, способствовавших повышению качества рукописи. Профессора А. Нейрейтер, Р. Мейер и Д. Ходжез сделали ценные критические замечания по ряду последних глав книги. Рукопись была также использована в практике преподавания в Станфордском университете одним из ее авторов (Т. Кейминсом) и профессорами Дж. Энджеллом, Р. Даттоном и Дж. Линвиллом. Ряд ценных предложений внесли наши коллеги из промышленных институтов и лабораторий. Это Дж. Керр (Signetics Corporation), Дж. Грол (Siemens Research Laboratory, Мюнхен, ФРГ), Е. Николлиан (Bell Telephone Laboratories, Марри-Хилл, шт. Нью-Джерси), X. Якобсен (Центральный институт промышленных исследований, Осло, Норвегия) и Т. Мацухара (Hitachi Research Laboratory, Токио, Япония). При доработке рукописи были учтены и многие замечания студентов, причем особую благодарность за полезные и подробные замечания авторы приносят аспирантам Калифорнийского университета в Беркли Р. Аманти, С. Квэну, У. Лошу, К. У. Ие, С. П. Фэну и особенно Р. Коэну, который тщательно проверил несколько глав и внимательно прочитал и решил многие задачи. Решение остальных задач и составление пособия решений выполнил К. Хси. Ф. Кашкули (Signetics Corporation) и Дж. Соломон (National Semiconductor) любезно откликнулись на наши просьбы представить иллюстрации к книге.

Каждому известно, что учебники рождаются в результате многомесячных напряженных трудов. Поэтому здесь уместно отметить роль саббатического года, предоставляемого университетом, который позволил сосредоточить значительные усилия на завершении этой работы. Сотрудники издательства «Уайли» Дж. Дэвенпорт, миссис Э. Кинг, Э. Патти и П. Клейн очень помогли нам на стадии подготовки книги к публикации. Мы также благодарим Б. Фуллер, которая любезно перепечатала несколько разделов книги. Дж. Маллер посвятила много времени оформлению рукописи и по несколько раз перепечатала многие ее разделы. Выполненные ею тщательная вычитка, редактирование, перепечатка и внесенные предложения по переработке и изменению формулировок в значительной степени определили те улучшения, которые были внесены в книгу на этой стадии. Ричард Маллер Теодор Кейминс.

Назад, на страницу описания