詞彙表・電子學（一）

第 1 章 · 微電子概論

27

microelectronics

微電子學

把大量元件整合在一小片矽上的學問

integrated circuit (IC)

積體電路

一整片晶片上的完整電路

discrete component

分立元件

一顆一顆獨立包裝的元件

amplifier

放大器

把小訊號變大的電路

gain

增益

放大的倍數，A_v = v_out/v_in

attenuation

衰減

增益小於 1

decibel (dB)

分貝

電壓用 20log，功率用 10log

noise

雜訊

不想要的隨機干擾

distortion

失真

輸出波形跟輸入不一樣

low-noise amplifier (LNA)

低雜訊放大器

接收機的第一級

mixer

混波器

把訊號的頻率搬移

modulation

調變

把訊息搭載到高頻載波上

up-conversion / down-conversion

上轉換／下轉換

把訊號搬到高頻／搬回低頻

carrier frequency

載波頻率

用來搭載訊息的高頻正弦波

baseband

基頻

還沒被搬移的原始訊號

power amplifier (PA)

功率放大器

發射端推動天線用，手機發熱的主因

spectrum (pl. spectra)

頻譜

訊號在頻率軸上的分佈

convolution

捲積

時域相乘 = 頻域捲積

transducer / sensor

轉換器／感測器

把物理量變成電訊號

analog

類比

振幅與時間皆連續

digital

數位

離散，只有 0 和 1

ADC / DAC

類比數位／數位類比轉換器

兩個世界的翻譯官

Thevenin equivalent

戴維寧等效

一顆電壓源 + 一顆電阻

Norton equivalent

諾頓等效

一顆電流源 + 一顆電阻

open-circuit voltage

開路電壓

求 v_Th 用

short-circuit current

短路電流

求 i_N 用

dependent (controlled) source

受控電源

求 R_Th 時不可關掉

第 2 章 · 半導體物理

47

semiconductor

半導體

導電性介於導體與絕緣體之間

silicon (Si)

矽

第 IV 族，4 個價電子

covalent bond

共價鍵

兩個原子共用電子對

valence electron

價電子

最外層的電子

valence band / conduction band

價電帶／導電帶

電子的兩個能量區間

bandgap (E_g)

能隙

矽為 1.12 eV

electron

電子

帶 −q 的載子

hole

電洞

缺電子的空位，當作帶 +q

electron-hole pair

電子電洞對

鍵被打斷時成對產生

recombination

複合

電子填回電洞而消失

carrier

載子

搬運電荷的電子或電洞

intrinsic semiconductor

本質半導體

純的、未摻雜的半導體

intrinsic carrier concentration (n_i)

本質載子濃度

300 K 時約 1.08×10¹⁰ cm⁻³

doping

摻雜

故意加入雜質改變導電性

dopant / impurity

摻雜物／雜質

磷、砷、硼等

donor

施體

第 V 族，給出電子 → n 型

acceptor

受體

第 III 族，接受電子 → p 型

n-type / p-type

n 型／p 型

多數載子為電子／電洞

majority carrier

多數載子

數量多的那一種

minority carrier

少數載子

數量極少的那一種

law of mass action

質量作用定律

n·p = n_i²

charge neutrality

電中性

摻雜後材料整體仍不帶電

drift

漂移

電場推動載子，v = μE

mobility (μ)

遷移率

載子在電場下跑得多順

velocity saturation

速度飽和

電場再大速度也不再增加

current density (J)

電流密度

單位面積的電流，A/cm²

diffusion

擴散

載子從濃處往稀處移動

concentration gradient

濃度梯度

dn/dx

diffusion constant (D)

擴散係數

單位 cm²/s

Einstein relation

愛因斯坦關係式

D/μ = kT/q = V_T

thermal voltage (V_T)

熱電壓

室溫約 26 mV

pn junction

PN 接面

p 型與 n 型接在一起

depletion region

空乏區

接面處沒有可動載子的區域

space-charge region

空間電荷區

空乏區的別名

built-in potential (V_0)

內建電位

V_T ln(N_A N_D/n_i²)，約 0.7~0.8 V

equilibrium

熱平衡

漂移與擴散互相抵消，淨電流為零

forward bias

順向偏壓

p 接高電位，大電流

reverse bias

逆向偏壓

n 接高電位，幾乎不導通

reverse saturation current (I_S)

逆向飽和電流

極小，但對溫度極敏感

junction capacitance (C_j)

接面電容

逆偏時的電容，隨電壓變化

varactor

變容二極體

利用 C_j 可調的特性

voltage-controlled oscillator (VCO)

壓控振盪器

用變容二極體改變 LC 諧振頻率

reverse breakdown

逆向崩潰

老師講義放在 2.3 節

Zener breakdown

齊納崩潰

< 5 V，強電場扯斷共價鍵，負溫度係數

avalanche breakdown

累崩潰

> 5 V，碰撞游離連鎖反應，正溫度係數

diode equation

二極體方程式

I_D = I_S[exp(V_D/V_T) − 1]

iterative method

疊代法

指數模型無法直接解，要反覆試代

第 3 章 · 二極體電路

27

ideal diode model

理想二極體模型

導通=短路，截止=開路

anode / cathode

陽極／陰極

p 端／n 端

anti-parallel

反並聯

兩顆方向相反並聯，等效短路

constant-voltage model

定電壓模型

導通時固定壓降（Razavi 用 0.8 V）

exponential model

指數模型

用完整的二極體方程式

cut-in / turn-on voltage

切入／導通電壓

二極體開始明顯導通的電壓

rectifier

整流器

把交流變直流

half-wave rectifier

半波整流器

只用一顆二極體

full-wave / bridge rectifier

全波／橋式整流器

四顆二極體，輸出頻率加倍

signal strength indicator

訊號強度指示器

取半波整流的平均值 V_p/π

peak inverse voltage (PIV)

逆向峰值電壓

二極體截止時要承受的最大逆壓

smoothing / filter capacitor

濾波電容

把脈動的直流變平滑

ripple

漣波

濾波後殘留的電壓起伏

peak-to-peak (V_pp)

峰對峰值

波形最高點到最低點

surge / maximum diode current

突波／最大二極體電流

充電容那一瞬間的大電流

Zener diode

齊納二極體

工作在逆向崩潰區當穩壓

voltage regulator

穩壓器

讓輸出電壓固定

line regulation

線路調節率

輸入變動時輸出變多少

load regulation

負載調節率

負載變動時輸出變多少

limiter / clipper

限幅器／削波器

把訊號夾在上下限之間

level / voltage shifter

位準移動器

把整條波形上下平移 V_D,on

waveform shifter / clamper

波形移位器／箝位器

只改直流位準，不改形狀

capacitive divider

電容分壓器

V_out = C_1/(C_1+C_2) · V_in

voltage doubler

電壓倍增器

輸出收斂到 2V_p

junction feedthrough

接面饋通

開關關掉後仍從 C_j 漏訊號

small-signal resistance (r_d)

小訊號電阻

V_T / I_D

operating / bias point

工作點／偏壓點

沒有訊號時的直流狀態

第 4 章 · 雙極性電晶體

23

bipolar junction transistor (BJT)

雙極性接面電晶體

電流由電子與電洞共同參與

npn / pnp

npn／pnp

兩種極性，符號箭頭方向相反

emitter / base / collector

射極／基極／集極

三隻腳

heavily doped (n+)

重摻雜

射極的摻雜濃度最高

emitter cross-section area (A_E)

射極截面積

I_S 正比於它

forward active region

（順向）主動區

BE 順偏、BC 逆偏，放大用

saturation (BJT)

飽和區

兩接面都順偏，不能放大

soft saturation

軟飽和

集極比基極低不超過 400 mV

deep saturation

深飽和

V_CE 變定值，完全失去電流控制能力

cutoff

截止區

兩接面都逆偏，完全不導通

reverse active

逆主動區

幾乎不使用

current gain (β, beta)

電流增益

I_C / I_B，典型 100

alpha (α)

α

I_C / I_E = β/(β+1) ≈ 0.99

transconductance (g_m)

轉導

I_C / V_T，單位 S（西門子）

small-signal model

小訊號模型

在工作點附近的線性等效電路

hybrid-pi model

混合 π 模型

r_π + g_m·v_π + r_O

AC ground

交流接地

直流電源對小訊號而言是接地

Early effect

厄利效應

V_CE 增加使 I_C 微升

Early voltage (V_A)

厄利電壓

曲線外插的交點，典型 20~100 V

base-width modulation

基極寬度調變

厄利效應的物理機制

output resistance (r_O)

輸出電阻

V_A / I_C

V_CE,sat

飽和壓降

約 0.2~0.3 V

PTAT

正比於絕對溫度

ΔV_BE = V_T ln(I_S2/I_S1)，溫度感測器原理

第 5 章 · 雙極性放大器

21

biasing

偏壓

設定直流工作點

quiescent point (Q-point)

靜態工作點

無訊號時的 I_C、V_CE

looking into the base / emitter / collector

從基極／射極／集極看進去

三大阻抗法則的固定講法

resistive divider bias

電阻分壓偏壓

用兩顆電阻決定基極電壓

emitter degeneration

射極退化

射極串電阻，提供負回授

negative feedback

負回授

輸出的一部分反過來抵消輸入

bypass capacitor

旁路電容

交流時把 R_E 短路，恢復增益

coupling capacitor

耦合電容

擋直流、通交流

common-emitter (CE)

共射極

B 進 C 出，增益大且反相

common-base (CB)

共基極

E 進 C 出，不反相，R_in 低

emitter follower (CC)

射極隨耦器

B 進 E 出，增益≈1，緩衝用

buffer

緩衝器

高輸入阻抗、低輸出阻抗

intrinsic gain

本質增益

g_m·r_O = V_A/V_T，與偏壓電流無關

current gain (A_I)

電流增益

CE 為 β、隨耦器為 β+1、CB 為 α

voltage headroom

電壓餘裕

輸出還能擺動的空間，與增益衝突

impedance matching

阻抗匹配

避免傳輸線反射，常配 50 Ω

Thevenin transformation

戴維寧轉換

把輸入網路化簡成一源一阻

supply-independent biasing

電源無關偏壓

用電流源偏壓，不受 V_CC 影響

inverting

反相

輸出與輸入相位差 180°

Miller effect

米勒效應

回授電容在輸入端被放大

cascode

疊接

CE 上面疊一個 CB，高增益高頻寬

第 6 章 · MOS 電晶體

25

MOSFET

金氧半場效電晶體

Metal-Oxide-Semiconductor FET

NMOS / PMOS

N 型／P 型 MOS

載子分別是電子／電洞

gate / source / drain / body

閘極／源極／汲極／基體

四隻腳

symmetric device

對稱元件

MOS 的源汲由電壓決定，不是結構決定

gate oxide

閘極氧化層

SiO₂ 絕緣層，所以閘極不吃電流

polysilicon

多晶矽

現代 MOS 的閘極材料

C_ox

單位面積閘極電容

ε_ox / t_ox

aspect ratio (W/L)

寬長比

設計者可以畫的幾何旋鈕

threshold voltage (V_TH)

臨界電壓

通道形成的門檻，約 0.3~0.5 V

overdrive voltage (V_ov)

過驅動電壓

V_GS − V_TH

inversion layer

反轉層

就是通道

accumulation / depletion

聚積／空乏

通道形成前的兩個階段

triode / linear region

三極管區／線性區

V_DS < V_ov，像一顆電阻

deep triode

深三極管區

當開關用，R_on 很小

on-resistance (R_on)

導通電阻

1/[μC_ox(W/L)V_ov]

voltage-controlled attenuator

壓控衰減器

用 MOS 通道電阻衰減訊號

pinch-off

夾止

汲極端的通道深度變為零

saturation (MOS)

飽和區

V_DS ≥ V_ov，電流平坦，放大用

square-law device

平方律元件

I_D ∝ V_ov²

channel-length modulation

通道長度調變

MOS 版的厄利效應

lambda (λ)

通道長度調變係數

λ ∝ 1/L，單位 V⁻¹

body effect

基體效應

V_SB > 0 使 V_TH 上升

g_mb

基體轉導

約 0.1~0.2 倍的 g_m

diode-connected

二極體接法

閘汲短路，永遠在飽和區

n-well

N 井

在 p 基板上做出 PMOS 的區域

第 7 章 · CMOS 放大器

12

common-source (CS)

共源極

G 進 D 出，MOS 的主力放大器

common-gate (CG)

共閘極

S 進 D 出，不反相

source follower (CD)

源極隨耦器

G 進 S 出，緩衝用

source degeneration

源極退化

源極串電阻

active load

主動負載

用電晶體代替電阻當負載

current-source load

電流源負載

小訊號阻抗 r_O，增益最高

diode-connected load

二極體接法負載

增益 = −g_m1/g_m2

intrinsic gain

本質增益

g_m·r_O = 2/(λV_ov)

subthreshold conduction

次臨界導通

限制了 W/L 無限放大時的 g_m

power budget

功率預算

題目給的耗電上限，用來反推偏壓電流

CMOS

互補式金氧半

NMOS 與 PMOS 搭配使用

matching

匹配

同晶片上元件特性一致的程度

第 8 章 · 運算放大器

32

operational amplifier (op amp)

運算放大器

高增益差動放大器

open-loop gain (A_0)

開迴路增益

沒接回授時的增益，10⁵~10⁶

closed-loop gain

閉迴路增益

接上回授後的增益

supply rails

電源軌

V_CC 與 V_EE，輸出的絕對上下限

inverting input (−)

反相輸入端

訊號進這裡會被反相

non-inverting input (+)

非反相輸入端

訊號進這裡不反相

virtual short

虛短路

V_in1 = V_in2（需有負回授）

virtual ground

虛接地

− 腳電壓為 0 但未實際接地

inverting amplifier

反相放大器

A_v = −R_1/R_2（課本標號）

non-inverting amplifier

非反相放大器

A_v = 1 + R_1/R_2（課本標號）

voltage follower / unity-gain buffer

電壓隨耦器

A_v = 1，純緩衝

voltage adder (summer)

電壓加法器

多個輸入在虛接地點相加

integrator

積分器

回授放電容

differentiator

微分器

輸入放電容

lossy integrator / differentiator

有損積分器／微分器

有限 A_0 使極點／零點離開原點

precision rectifier / superdiode

精密整流器

二極體放進回授迴路

logarithmic amplifier

對數放大器

回授放二極體或 BJT

square-root amplifier

開根號放大器

回授迴路放 MOSFET

antilog amplifier

指數放大器

對數放大器的反向接法

comparator

比較器

沒有負回授，輸出非高即低

input offset voltage (V_OS)

輸入偏移電壓

典型 1~10 mV

input stage mismatch

輸入級失配

V_OS 的來源

input bias current (I_B)

輸入偏壓電流

BJT 輸入約 nA 等級

input offset current (I_OS)

輸入偏移電流

兩腳偏壓電流之差

correction voltage

補償電壓

V_corr = −I_B2(R_1∥R_2)

gain error

增益誤差

(1 + R_1/R_2)/A_0

gain-bandwidth product (GBW)

增益頻寬乘積

A_closed × f_3dB = 定值

slew rate (SR)

迴轉率

輸出電壓最大變化率，V/μs

full-power bandwidth (FP)

全功率頻寬

SR / [(V_max−V_min)/2]

settling

安定

輸出穩定到最終值所需的過程

output swing

輸出擺幅

輸出能達到的電壓範圍

saturation / clipping

飽和／削波

輸出撞到電源軌被削平