⚡️ کتاب «میکروالکترونیک: تحلیل و طراحی مدار» به عنوان یک متن اصلی در زمینه الکترونیک برای دانشجویان مقطع کارشناسی مهندسی برق و کامپیوتر تدوین شده است. این کتاب پایه‌ای را برای تحلیل و طراحی مدارهای الکترونیکی آنالوگ و دیجیتال فراهم میکند. هدف همواره این بوده که این کتاب بسیار روان و دانشجوپسند باشد. رویکردی قابل فهم برای یادگیری از طریق نگارش واضح و آموزش کاربردی، به ویژگی بارز کتاب میکروالکترونیک نوشته دونالد نیمن تبدیل شده است. این متن به طور مداوم بر پایه آموزش قوی و ابزارهای خودارزیابی دانشجویان با به‌روزرسانی‌های کلیدی و همچنین بازبینی‌هایی که امکان پوشش انعطاف‌پذیر قطعات و مدارهای دوقطبی و اثر میدان (FET) را فراهم میکند، توسعه می‌یابد.

📑 فهرست مطالب

بخش اول: قطعات نیمه‌هادی و کاربردهای پایه‌ای

1 مواد نیمه‌هادی و دیودها

2 مدارهای دیودی

3 ترانزیستور اثر میدان

4 تقویت‌کننده‌های پایه‌ای FET

5 ترانزیستور پیوندی دوقطبی

6 تقویت‌کننده‌های پایه‌ای BJT

7 پاسخ فرکانسی

8 طبقات خروجی و تقویت‌کننده‌های توان

بخش دوم: الکترونیک آنالوگ

9 تقویت‌کننده‌های عملیاتی ایده‌آل و مدارهای اپ‌امپ

10 بایاس مدارهای مجتمع و بارهای فعال

11 تقویت‌کننده‌های تفاضلی و چندطبقه

12 فیدبک و پایداری

13 مدارهای تقویت‌کننده عملیاتی

14 اثرات غیرایده‌آل در مدارهای تقویت‌کننده عملیاتی

15 کاربردها و طراحی مدارهای مجتمع

بخش سوم: الکترونیک دیجیتال

16 مدارهای دیجیتال MOSFET

17 مدارهای دیجیتال دوقطبی

⚙️ بخش ۱: مقدمه و فلسفه طراحی

🏗 کتاب میکروالکترونیک: تحلیل و طراحی مدار مفاهیم پایه‌ای را ارائه میدهد. ساختار قطعات نیمه‌هادی، مواد و فناوری ساخت آن‌ها همواره در حال پیشرفت است. این متن یک مقدمه است که هدف آن ایجاد پایه‌ای برای کسانی است که نیاز به آشنایی با مدارهای میکروالکترونیک دارند و همچنین کسانی که در آینده به بررسی ساختارهای پیشرفته قطعات، مواد نوظهور و کاربردهای به شدت نوآورانه خواهند پرداخت.

🖥 امروزه بیشتر طراحی‌های مهندسی الکترونیک از مدارهای مجتمع (ICs) استفاده میکنند که از مجموعه‌ای از قطعات مجزا ساخته شده روی یک تکه کوچک از ماده نیمه‌هادی تشکیل شده‌اند و برای ارائه یک عملکرد خاص طراحی میشوند. آی‌سی‌ها در مقیاس بزرگ تولید میشوند، کوچکتر و ارزان‌تر از معادل‌های مجزای خود هستند و به طراح اجازه میدهند تا روی عملکرد سطح بالاتر یک محصول تمرکز کند. با این حال، برای استفاده مناسب از آی‌سی‌ها در طراحی، لازم است مهندس ویژگی‌ها و محدودیت‌های مدار داخلی را درک کند.

🧩 هر مبحث در این متن با یک مدار مجزای پایه‌ای معرفی میشود و به دنبال آن نسخه‌های پیچیده‌تری ارائه میشوند که تغییرات لازم برای انتقال به یک پیاده‌سازی آی‌سی را نشان می‌دهند. با این حال، جانمایی (Layout) و ساخت آی‌سی‌ها در کتاب گنجانده نشده است. این مباحث هم به سرعت در حال تغییر و هم بسیار پیچیده هستند و هر کدام به کتاب‌های اختصاصی خود نیاز دارند.

💡 در مقایسه با مثال‌های معمولی و مسائل پایان فصل در یک متن مهندسی، مشخصات و الزامات دنیای واقعی به ندرت یک راه‌حل منحصربه‌فرد دارند. هدف این متن ایجاد پایه‌ای گسترده از تجربه در زمینه مدارها و تحلیل مدار است که بینش و شهود لازم را برای یافتن راه‌حل‌ها در این شرایط فراهم میکند. مثال‌های طراحی، تمرین‌ها و مسائل پایان فصل، به همراه مثال‌های جامع‌تر طراحی پایان فصل گنجانده شده‌اند. طراح که با انواع «مسائل کتاب‌های درسی» آشناست (که کاربردهای نسبتاً ساده یک یا چند مفهوم هستند)، میتواند به دنبال بخش‌هایی از مسئله بزرگتر طراحی بگردد که شبیه به آن حالت‌های ساده هستند. یافتن چنین حالت‌های ساده‌شده‌ای اغلب به یک طراحی نهایی رضایت‌بخش منجر میشود.

🛠 بخش ۲: ابزارهای محاسباتی و پیش‌نیازها

🧮 ابزارهای محاسباتی در توسعه یک طراحی کامل و پیاده‌سازی مدار میکروالکترونیک ضروری هستند. این متن تنها از اولین گام‌ها در آن فرآیند استفاده میکند، که میتواند شامل جانمایی بردهای مدار چاپی (PCB) یا تراشه‌های آی‌سی نیز باشد. روش‌های محاسباتی استفاده شده در اینجا، درک نحوه کارکرد قطعات و مدارها را توسعه می‌دهند، اما به طور کلی برای طراحی محصول نهایی، به ویژه با مدرن‌ترین قطعات، کافی نیستند.

🖥 نرم‌افزار SPICE ابزار استاندارد برای طراحی مدار است. این نرم‌افزار ابتدا در دانشگاه کالیفرنیا توسعه یافت و اکنون در نسخه‌های متعددی در دسترس است. نحوه استفاده از SPICE خود یک مبحث مجزاست و تا حد زیادی به نسخه و ابزارهای مرتبط با آن بستگی دارد. این ابزارها ممکن است شامل بخش رسم شماتیک (تبدیل یک نمایش گرافیکی از مدار به توضیحات SPICE) و همچنین رابط‌های کاربری باشند که شبیه‌سازی واقعی را تولید کرده و نتایج را نمایش می‌دهند. اگرچه فرض بر این است که نسخه‌ای از SPICE در دسترس خواهد بود، اما استفاده از آن در اینجا به دلیل تنوع گسترده‌ای از پیاده‌سازی‌ها که ممکن است توسط موسسات و اساتید انتخاب شوند، پوشش داده نشده است. بخشی از مسائل شبیه‌سازی کامپیوتری در مسائل پایان فصل وجود دارد.

⚠️ یک هشدار مهم: نرم‌افزار SPICE یک ابزار تحلیل مدار است. این نرم‌افزار شبیه‌سازی میکند که یک مدار با توجه به ورودی‌هایش چگونه رفتار خواهد کرد. SPICE همچنین دارای روال‌های بهینه‌سازی است و استفاده از این روال‌ها برای بهبود عملکرد یک طراحی وسوسه‌انگیز است. با این حال، هیچ مقداری از بهینه‌سازی، یک ایده بد را به یک ایده خوب تبدیل نمیکند. این مسئولیت مهندس است که تضمین کند بهینه‌سازی تنها پس از مشخص شدن مناسب بودن طراحی پایه برای کاربرد مورد نظر، به کار گرفته میشود.

📝 این متن فرض میکند که دانشجو تحلیل DC و همچنین تحلیل حالت دائمی و گذار AC مدارهای غیرفعال، به ویژه مدارهای RC را مطالعه کرده است. مدارهای معادل تونن و نورتن ابزارهای مهمی برای درک مدارهای میکروالکترونیک هستند و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، از تبدیلات لاپلاس در به دست آوردن پاسخ فرکانسی مدار استفاده میشود. کمی آشنایی با پیوندهای شیمیایی و جدول تناوبی عناصر برای درک مقدمه مواد نیمه‌هادی مفید است.

📦 بخش ۳: سازماندهی کتاب و ساختار محتوا

🧱 این کتاب به سه بخش تقسیم شده است. بخش اول با بحث در مورد مواد نیمه‌هادی و ویژگی‌های الکترونیکی آن‌ها آغاز میشود. فصل‌های بعدی دیودها و ترانزیستورها، مدل‌های مداری آن‌ها و مدارهای پایه‌ای با استفاده از آن‌ها را معرفی میکنند. بخش دوم بر مدارهای آنالوگ، شامل مدارهای تقویت‌کننده عملیاتی و تکنیک‌های بایاس مورد استفاده در آی‌سی‌ها تمرکز دارد. بخش سوم مدارهای دیجیتال MOS ،CMOS و دوقطبی را پوشش میدهد. پیوست‌ها شامل جدولی از ثابت‌های فیزیکی و ضریب‌های تبدیل، آموزش شبکه‌های دوپورت و مدل‌های تقویت‌کننده، و جدولی از مقادیر استاندارد مقاومت و خازن است. پیوست نهایی پاسخ مسائل منتخب را ارائه میدهد.

🔹 محتوای بخش اول: فصل اول مواد نیمه‌هادی و ویژگی‌های الکترونیکی آن‌ها و فیزیک پایه‌ای پیوند pn، شامل مدل‌های سیگنال بزرگ و سیگنال کوچک را معرفی میکند. فصل ۱ همچنین دیودهای اپتوالکترونیک، دیودهای شاتکی و دیودهای زنر و همچنین طراحی یک مدار دماسنج دیودی ساده را معرفی میکند. فصل ۲ با کاربردهای مدار دیودی ادامه می‌یابد. فصل ۳ ساختار و عملکرد پایه‌ای ترانزیستورهای اثر میدان (MOSFETها و JFETها) را معرفی میکند و فصل ۴ با مدارهای تقویت‌کننده پایه‌ای FET ادامه می‌یابد. فصل‌های ۵ و ۶ همان الگوی فصل‌های ۳ و ۴ را اما برای ترانزیستورهای دوقطبی دنبال میکنند. پوشش مدارهای FET و دوقطبی در زوج فصل‌های مجزا، همراه با یک پیوست در مورد پیش‌زمینه مشترک مدل‌های دوپورت و تقویت‌کننده، پوشش دو نوع ترانزیستور را به هر ترتیبی امکان‌پذیر میکند. فصل ۷ در مورد پاسخ فرکانسی و فصل ۸ در مورد طبقات خروجی و تقویت‌کننده‌های توان شامل هر دو نمونه مدار FET و دوقطبی است.

🔹 محتوای بخش دوم: فصل‌های ۹ تا ۱۵ نشان‌دهنده انتقالی به سبک طراحی مدار مورد استفاده در آی‌سی‌ها و به ویژه در تقویت‌کننده‌های عملیاتی هستند. فصل ۹ مدل تقویت‌کننده عملیاتی ایده‌آل را همراه با انواع کاربردهای مدار نمونه ارائه میدهد. فصل ۱۰ بایاس منابع جریان و بارهای فعال را معرفی میکند، مفاهیمی که برای مدارهای آی‌سی آنالوگ محوری هستند. مدارهای تقویت‌کننده تفاضلی که برای طراحی تقویت‌کننده عملیاتی حیاتی هستند، تمرکز فصل ۱۱ می‌باشند. فصل ۱۲ فیدبک و کاربرد آن را در طراحی مدار آنالوگ معرفی میکند. در فصل ۱۳ مدارهای مختلفی که تقویت‌کننده‌های عملیاتی معمولی را تشکیل می‌دهند ارائه میشوند. اثرات غیرایده‌آل در تقویت‌کننده‌های عملیاتی در فصل ۱۴ بحث شده است. در نهایت، فصل ۱۵ بر کاربردهای تقویت‌کننده عملیاتی مانند فیلترها و نوسان‌سازها تمرکز دارد.

🔹 محتوای بخش سوم: مدارهای دیجیتال در فصل‌های ۱۶ و ۱۷ ارائه شده‌اند که فصل ۱۶ مدارهای MOS و فصل ۱۷ مدارهای دوقطبی را پوشش میدهد. تاکید در فصل ۱۶ بر مدارهای CMOS به دلیل اهمیت فزاینده آن‌ها است، در حالی که فصل ۱۷ مدارهای TTL و ECL را ارائه میدهد. پوشش از گیت‌های منطقی پایه‌ای به توابع منطقی پیچیده‌تر، ریجسترهای تغییر مکان، فلیپ‌فلاپ‌ها و مبدل‌های پایه‌ای A/D و D/A توسعه می‌یابد.

🔹 پیوست‌ها: پیوست‌ها حاوی انواع مواد مرجع و همچنین پاسخ به مسائل منتخب هستند. پیوست B مروری بر شبکه‌های دوپورت و مدل‌های تقویت‌کننده را ارائه میدهد که امکان پوشش فصل‌های تقویت‌کننده FET و دوقطبی را به هر ترتیبی فراهم میکند.

🔄 بخش ۴: ترتیب ارائه مطالب

🏫 ترتیبی که فصل‌ها نوشته شده‌اند لزوماً ترتیبی نیست که باید تدریس شوند. چند پیشنهاد برای ترتیب‌هایی که با رویکردهای مختلف به این مباحث سازگار هستند در ادامه می‌آید.

📍 ابتدا تقویت‌کننده‌های عملیاتی: اساتیدی که مایلند از تقویت‌کننده عملیاتی ایده‌آل به عنوان مقدمه‌ای برای مفاهیم آنالوگ و تقویت‌کننده‌های خطی استفاده کنند، میتوانند با فصل ۹ تا بخش ۹.۹.۵ شروع کنند.

📍 ابتدا ترانزیستورهای MOSFET یا دوقطبی: پیوست B شبکه‌های دوپورت و مدل‌های تقویت‌کننده را مستقل از اینکه استاد مایل است کدام فناوری ترانزیستور را ابتدا پوشش دهد، ارائه میدهد. بنابراین، فصل‌های ۳ و ۴ که مدارهای پایه‌ای MOSFET و تقویت‌کننده‌ها را پوشش می‌دهند و فصل‌های ۵ و ۶ که همین اطلاعات را برای قطعات دوقطبی پوشش می‌دهند، مستقل از یکدیگر هستند و میتوانند به هر ترتیبی استفاده شوند.

📍 ابتدا آنالوگ یا دیجیتال: بخش ۲ در مورد مدارهای آنالوگ و بخش ۳ در مورد مدارهای دیجیتال مستقل هستند مشروط بر اینکه فصل‌های ۱ و ۲ ابتدا پوشش داده شوند. ترتیب پیشنهادی برای دوره‌ای که تمرکز اصلی آن بر مدارهای دیجیتال است، میتواند فصل‌های ۱ تا ۳، سپس فصل ۱۶ در مورد مدارهای دیجیتال MOSFET و به دنبال آن فصل ۵ در مورد ترانزیستورهای دوقطبی و فصل ۱۷ در مورد مدارهای دیجیتال دوقطبی را پوشش دهد.

✨ بخش ۵: موارد جدید در این نسخه

🧪 پوشش مواد نیمه‌هادی در فصل ۱ گسترش یافته است تا بیشتر موادی را که اکنون در الکترونیک و اپتوالکترونیک استفاده میشوند شامل شود.

📊 محاسبات اکنون شامل هر دو مقادیر عددی و واحدها میشود. تاکید بیشتر بر واحدها میتواند به دانشجویان در یافتن خطاها یا باورهای غلط در کارشان کمک کند.

🔄 فصل ۲ در مورد مدارهای دیودی به طور گسترده بازبینی شده است تا تجربه کار با مدارهای ساده‌تر را قبل از پرداختن به کاربردهای پیچیده‌تر فراهم کند.

☀️ پوشش دیودهای اپتوالکترونیک در فصل ۲ گسترش یافته است. فوتودیودها با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار گرفته‌اند و بحث در مورد سلول‌های خورشیدی اضافه شده است.

✍️ درباره نویسنده

👨‍🏫 دونالد ای. نیمن استاد بازنشسته مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه نیومکزیکو (UNM) است. او دکترای خود را در رشته مهندسی برق در دانشگاه نیومکزیکو به پایان رساند. در طول دوران تصدی خود در UNM، او به دلیل برتری در تدریس بسیار مورد احترام بود و جایزه مدرس برجسته را دریافت کرد.

📚 او چندین کتاب درسی پایه‌ای را که به طور گسترده در مهندسی برق پذیرفته شده‌اند تالیف کرده است، از جمله فیزیک و قطعات نیمه‌هادی (که اکنون در ویرایش چهارم خود است) و تحلیل و طراحی مدارهای الکترونیکی. علایق آکادمیک و پژوهشی او در طول حرفه‌اش بر فیزیک قطعات نیمه‌هادی، میکروالکترونیک و اثرات تابش بر مواد و قطعات الکترونیکی متمرکز بود.

👩‍🏫 فیلیس آر. نلسون استاد مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه ایالتی پلی‌تکنیک کالیفرنیا، پومونا (Cal Poly Pomona) است. او دکترا را در رشته مهندسی برق از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس (UCLA) دریافت کرد.

🔬 تخصص پژوهشی و آکادمیک او مهندسی اپتیک، فوتونیک، مواد نیمه‌هادی و نظریه میدان الکترومغناطیسی را در بر می‌گیرد. علاوه بر همکار تالیفی او در کتاب‌های درسی پیشرفته میکروالکترونیک، او به طور فعال در آموزش مهندسی، توسعه برنامه درسی و ابتکاراتی با هدف افزایش تنوع و ماندگاری در رشته‌های STEM مشارکت داشته است.

Microelectronics: Circuit Analysis and Design is intended as a core text in electronics for undergraduate electrical and computer engineering students. It provides a foundation for analyzing and designing both analog and digital electronic circuits. The goal has always been to make this book very readable and student-friendly. An accessible approach to learning through clear writing and practical pedagogy has become the hallmark of Microelectronics: Circuit Analysis and Design by Donald Neamen. The text continuously builds upon its strong pedagogy and tools for student assessment with key updates as well as revisions that allow for flexible coverage of bipolar and FET devices and circuit.

Table of Contents

Part I: Semiconductor Devices and Basic Applications

1. Semiconductor Materials and Diodes

2. Diode Circuits

3. The Field-Effect Transistor

4. Basic FET Amplifiers

5. The Bipolar Junction Transistor

6. Basic BJT Amplifiers

7. Frequency Response

8. Output Stages and Power Amplifiers

Part II: Analog Electronics

9. Ideal Operational Amplifiers and Op-Amp Circuits

10. Integrated Circuit Biasing and Active Loads

11. Differential and Multistage Amplifiers

12. Feedback and Stability

13. Operational Amplifier Circuits

14. Nonideal Effects in Operational Amplifier Circuits

15. Applications and Design of Integrated Circuits

Part III: Digital Electronics

16. MOSFET Digital Circuits

17. Bipolar Digital Circuits

Part 1: Preface and Design Philosophy

• Microelectronics: Circuit Analysis and Design presents the foundational concepts. Semiconductor device structures, materials, and fabrication technology continue to advance. This text is an introduction, intended to provide a basis for both those who need some familiarity with microelectronic circuits and those who will go on to explore new advanced device structures, novel materials, and increasingly demanding applications.
• Most electronics engineering design today utilizes integrated circuits (ICs), which are composed of a group of individual components built in a small piece of semiconductor material and designed to provide a particular function. ICs are manufactured in large quantities, are smaller and lower cost than discrete equivalents, and enable the designer to concentrate on the higher-level functioning of a product. However, in order to use ICs appropriately in design, it is necessary for the engineer to understand the internal circuit's characteristics and limitations.
• Each topic in this text is introduced with a basic discrete circuit, followed by increasingly complex versions which illustrate the changes necessary to transition to an IC implementation. However, the layout and fabrication of ICs are not included. These topics are both rapidly changing and highly complex, each requiring their own texts.
• In comparison to the typical examples and end-of-chapter problems in an engineering text, real-world specifications and requirements seldom have a unique solution. The goal of this text is to build the broad base of experience with circuits and circuit analysis which provides the insight and intuition needed to find solutions in these situations. Design examples, exercises, and end-of-chapter problems are included, along with more comprehensive end-of-chapter design examples. A designer who is familiar with a variety of "textbook problems," which are relatively straightforward applications of one or a few concepts, can look for parts of the larger design problem which resemble those simple cases. Finding such simplified cases often leads to a satisfactory final design.

Part 2: Computational Tools and Prerequisites

• Computational tools are essential in developing a complete microelectronic circuit design and implementation. This text utilizes only the first steps in that process, which can also include the layout of printed circuit boards or IC chips. The calculation methods used here develop the understanding of how devices and circuits work, but are not generally sufficient for final product design, especially with the most modern devices.
• The Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis (SPICE) is the standard tool for circuit design. It was first developed at the University of California, and is now available in many variants. How to use SPICE is a topic of its own, and depends quite a bit on the version and its related tools. These tools may include schematic capture (turning a graphical representation of a circuit into the SPICE description), as well as user interfaces that produce the actual simulation and display the results. Although it is assumed that a version of SPICE will be available, its use is not covered here because of the wide variety of implementations which may be chosen by institutions and instructors. There is a section of Computer Simulation Problems in the end-of-chapter problems.
• A word of caution: SPICE is a circuit analysis tool. It simulates how a circuit will behave given its inputs. SPICE also has optimization routines, and it is tempting to use these routines to improve the performance of a design. However, there is no amount of optimization which will convert a bad idea into a good idea. It is the responsibility of the engineer to ensure that optimization is employed only after it is clear that the base design is appropriate for the intended use.
• This text assumes that the student has studied dc analysis, as well as steady-state and transient ac analysis of passive circuits, especially RC circuits. Th'evenin and Norton equivalent circuits are important tools for understanding microelectronic circuits and are used extensively. In addition, Laplace transforms are used in obtaining a circuit's frequency response. Some familiarity with chemical bonding and the periodic table of the elements is helpful for understanding the introduction to semiconductor materials.

Part 3: Book Organization and Content Structure

• This book is divided into three parts. Part 1 begins with a discussion of semiconductor materials and their electronic properties. Following chapters introduce diodes and transistors, their circuit models, and basic circuits using them. Part 2 focuses on analog circuits, including operational amplifier circuits and biasing techniques used in ICs. Part 3 covers MOS, CMOS, and bipolar digital circuits. The appendices include a table of physical constants and conversion factors, a tutorial on 2-port networks and amplifier models, and a table of standard resistor and capacitor values. The final appendix gives answers to selected problems.
• Part 1 Content: The first chapter introduces semiconductor materials and their electronic properties and the basic physics of the pn junction, including both large- and small-signal models. Chapter 1 also introduces optoelectronic diodes, Schottky barrier diodes, and Zener diodes, as well as the design of a simple diode thermometer circuit. Chapter 2 continues with diode circuit applications. Chapter 3 introduces the structure and basic operation of field-effect transistors (MOSFETs and JFETs) and Chapter 4 continues with basic FET amplifier circuits. Chapters 5 and 6 follow the same pattern as Chapters 3 and 4 but for bipolar transistors. The coverage of FET and bipolar circuits in separate pairs of chapters, together with an appendix on the common background of 2-port and amplifier models, enables coverage of the two transistor types in either order. Chapter 7 on frequency response and chapter 8 on output stages and power amplifiers include both FET and bipolar circuit examples.
• Part 2 Content: Chapters 9 through 15 represent a transition to the style of circuit design used in ICs, and especially in operational amplifiers. Chapter 9 presents the model of the ideal operational amplifier, together with a variety of example circuit applications. Chapter 10 introduces current source biasing and active loads, concepts central to analog IC circuits. The differential amplifier circuits, which are critical to operational amplifier design are the focus of Chapter 11. Chapter 12 introduces feedback and its application in analog circuit design. In chapter 13 the various circuits which compose typical operational amplifiers are presented. Nonideal effects in operational amplifiers are discussed in Chapter 14. Finally, Chapter 15 focuses on operational amplifier applications such as filters and oscillators.
• Part 3 Content: Digital circuits are presented in Chapters 16 and 17, with Chapter 16 covering MOS circuits and Chapter 17, bipolar circuits. The emphasis in Chapter 16 is on CMOS circuits because of their growing importance, while Chapter 17 presents TTL and ECL circuits. Coverage builds from basic logic gates to more complex logic functions, shift registers, flip-flops, and basic A/D and D/A converters.
• Appendices: The appendices contain a variety of reference materials, as well as the answers to selected problems. Appendix B presents a review of 2-port networks and amplifier models, which enables the FET and bipolar amplifier chapters to be covered in either order.

Part 4: Order of Presentation

The order in which the chapters are written is not necessarily the order in which they must be taught. A few suggestions for orders which fit various approaches to these topics follow.

1. Operational Amplifiers First: Instructors who wish to use the ideal operational amplifier as an introduction to analog concepts and linear amplifiers can begin with Chapter 9 through section 9.9.5.
2. MOSFET or Bipolar Transistors First: Appendix B presents 2-port networks and amplifier models independent of which transistor technology an instructor wishes to cover first. Thus, Chapters 3 and 4 covering basic MOSFET circuits and amplifiers and Chapters 5 and 6 covering the same information for bipolar devices, are independent of each other and can be used in either order.
3. Analog or Digital First: Part 2 on analog circuits and Part 3 on digital circuits are independent provided that Chapters 1 and 2 are covered first. The suggested ordering for a course which concentrates primarily on digital circuits can cover Chapters 1 through 3, then Chapter 16 on MOSFET digital circuits, followed by Chapter 5 on bipolar transistors and Chapter 17 on bipolar digital circuits.

Part 5: New in This Release

The coverage of semiconductor materials in Chapter 1 has been expanded to include more of the materials now used in electronics and optoelectronics.

Calculations now include both numerical values and units. More emphasis on units can assist students in finding errors or misconceptions in their work.

Chapter 2 on diode circuits has been extensively revised to provide experience with simpler circuits before addressing more complex applications.

The coverage of optoelectronic diodes in Chapter 2 has been expanded. Photodiode are considered in more detail and a discussion of solar cells has been added.

About the Author

Donald A. Neamen is Professor Emeritus of Electrical and Computer Engineering at the University of New Mexico (UNM). He completed his Ph.D. in Electrical Engineering at the University of New Mexico. During his tenure at UNM, he was highly regarded for his teaching excellence and was a recipient of the Outstanding Teacher Award.

He has authored several widely adopted, foundational textbooks in electrical engineering, including Semiconductor Physics and Devices (now in its 4th edition) and Electronic Circuit Analysis and Design. His academic and research interests throughout his career focused on semiconductor device physics, microelectronics, and radiation effects on electronic materials and devices.

Phyllis R. Nelson is a Professor of Electrical and Computer Engineering at California State Polytechnic University, Pomona (Cal Poly Pomona). She received her Ph.D. in Electrical Engineering from the University of California, Los Angeles (UCLA).

Her research and academic expertise span across optical engineering, photonics, semiconductor materials, and electromagnetic field theory. In addition to her co-authorship on advanced microelectronics textbooks, she has been actively involved in engineering education, curriculum development, and initiatives aimed at increasing diversity and retention within STEM fields.