机电接口技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中央广播电视大学出版社

作者:王岚

出品人:

页数:194

译者:

出版时间:2003-7

价格:18.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787304024086

丛书系列:

图书标签:

• 机电接口
• 机电系统
• 接口技术
• 传感器
• 执行器
• 自动化
• 控制工程
• 电气工程
• 机械工程
• 工业控制

《微观世界的跃动：深入探索电子元器件的精妙联动》 内容梗概： 本书并非聚焦于宏观的“机电接口”这一概念，而是选择了一个更为微观、更为基础的视角，带领读者深入探寻构成现代电子设备核心的各类元器件，并细致剖析它们如何在微观层面协同运作，实现复杂的指令和功能。我们将从最基础的半导体材料特性讲起，逐步深入到二极管、晶体管、集成电路等关键电子元件的内部结构、工作原理、电气特性以及它们在不同应用场景下的实际表现。全书强调理论与实践相结合，通过详实的图解、案例分析和必要的数学推导，力求让读者不仅理解“是什么”，更能明白“为什么”，最终掌握电子元器件如何成为现代科技得以跃动的基石。 详细内容： 第一部分：半导体之基石——探寻载流子的奥秘 导论：电子世界的微观律动 为何理解微观元器件至关重要？从宏观功能到微观原理的桥梁。 本书的独特视角：聚焦于构成“接口”的最小单元，而非接口本身。 阅读指南：如何循序渐进地掌握本书内容，理论与实践的融合之道。 第一章：半导体材料的特性与结构 1.1 物质的电学分类：导体、绝缘体与半导体的界定 原子结构与电子能带理论的初步介绍。 为何硅和锗成为电子世界的宠儿？它们的原子结构和价电子特性。 导电性的温度依赖性：半导体在温度变化下的行为特点。 1.2 纯半导体的载流子：自由电子与空穴的产生 热激发：温度如何影响电子脱离束缚，形成自由电子和空穴。 浓度平衡：在纯半导体中，自由电子和空穴的数量关系。 载流子迁移率：电子和空穴在电场作用下的运动速度。 1.3 外延掺杂：N型与P型半导体的诞生 掺杂的本质：引入杂质原子如何改变半导体的导电性能。 N型半导体：第五族元素（如磷、砷）掺杂，多子（自由电子）与少子（空穴）的形成。 P型半导体：第三族元素（如硼、镓）掺杂，多子（空穴）与少子（自由电子）的形成。 费米能级：掺杂如何影响费米能级的位置，进而决定载流子类型。 1.4 PN结的形成与势垒 PN结的构成：P型和N型半导体紧密结合。 扩散电流与漂移电流：PN结形成过程中载流子定向移动与复合。 内建电场与电势差：PN结两侧的电场和电势，阻碍载流子继续扩散。 耗尽层：PN结中缺乏自由载流子的区域。 第二章：二极管——电子世界的单向阀门 2.1 PN结的正向偏置与反向偏置 正向偏置：外加电压如何降低势垒，使PN结导通。 反向偏置：外加电压如何增大势垒，使PN结截止。 阈值电压/导通电压：使二极管开始导通的最小正向电压。 2.2 二极管的伏安特性曲线 正向导通区：电流随电压近似呈指数增长。 反向击穿区：反向电压过大时，PN结被击穿，电流急剧增大。 漏电流：反向偏置时极小的反向电流。 2.3 不同类型的二极管及其应用 普通整流二极管： 将交流电转换为直流电的基础。 稳压二极管（齐纳二极管）： 利用反向击穿特性实现稳压功能。 发光二极管（LED）： 正向导通时，电子与空穴复合发光，其发光颜色与材料和能隙有关。 肖特基二极管： 金属与半导体形成的PN结，具有快速开关速度和低正向压降。 光电二极管： 接收光信号，产生与光照强度相关的电信号。 第二部分：放大与开关的基石——深入理解晶体管 第三章：三极管（BJT）——电流控制电压的奥秘 3.1 BJT的结构与类型：NPN与PNP 三层半导体结构：发射区、基区、集电区。 厚度与掺杂浓度的差异：基区薄而掺杂浓度低，发射区掺杂浓度高。 NPN型和PNP型的载流子流动方向。 3.2 BJT的工作原理：发射结与集电结 发射结正偏，集电结反偏（放大状态）。 载流子注入与扩散：发射区注入载流子到基区。 基区的“小电流”控制“大电流”：少量基区电流如何控制集电极电流。 集电极电流的来源：大部分载流子被集电区收集。 3.3 BJT的伏安特性曲线与放大作用 输出特性曲线：集电极电流与集电极-发射极电压的关系（不同基极电流下）。 输入特性曲线：基极电流与基极-发射极电压的关系。 电流放大系数（β）：集电极电流变化量与基极电流变化量之比。 BJT在放大电路中的应用：将微弱信号放大。 3.4 BJT的开关作用 饱和区：集电极电流达到最大值，视为“开”。 截止区：集电极电流几乎为零，视为“关”。 BJT作为电子开关的原理。 第四章：场效应管（FET）——电压控制电流的革新 4.1 FET的结构与类型：JFET与MOSFET 结型场效应管（JFET）： 利用PN结的结电压控制沟道中的载流子数量。 N沟道JFET与P沟道JFET。 夹断电压：使沟道导通的栅-源电压。 金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）： 通过栅极电压在半导体表面感应出导电沟道。 增强型MOSFET与耗尽型MOSFET。 N沟道MOSFET与P沟道MOSFET。 栅氧化层：隔离栅极与半导体。 4.2 FET的工作原理 栅电压对沟道电阻的控制：通过栅极电压改变沟道中载流子浓度或沟道宽度。 跨导：栅-源电压变化量与漏极电流变化量之比。 漏极电流的表达式：与栅-源电压、沟道参数等相关。 4.3 FET的优势与应用 高输入阻抗：栅极与沟道之间存在绝缘层，输入电流极小。 易于集成：MOSFET是现代集成电路制造的基础。 在数字电路和模拟电路中的广泛应用。 第三部分：智慧的微粒——集成电路的构建与功能 第五章：集成电路（IC）——微小芯片上的精密世界 5.1 IC的起源与发展：从分立元件到集成 集成电路的定义：将多个电子元器件（电阻、电容、晶体管等）集成在一块半导体衬底上。 集成电路的分类：模拟集成电路与数字集成电路。 集成度的发展：小规模集成（SSI）、中规模集成（MSI）、大规模集成（LSI）与超大规模集成（VLSI）。 5.2 IC的制造工艺概述 光刻技术：在晶圆上精确复制电路图形。 掺杂工艺：离子注入、扩散等，实现不同区域的导电特性。 薄膜沉积：形成各种绝缘层和导电层。 刻蚀工艺：去除不需要的材料。 5.3 核心集成电路类型解析 运算放大器（Op-Amp）： 具有极高开环增益、高输入阻抗和低输出阻抗的通用模拟放大电路。 同相输入端与反相输入端。 虚短与虚断概念。 在滤波、积分、微分等信号处理中的应用。 逻辑门电路（Logic Gates）： 实现数字逻辑运算的基本单元，如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR门。 布尔代数与逻辑门的对应关系。 TTL（晶体管-晶体管逻辑）与CMOS（互补金属氧化物半导体）逻辑系列。 存储器芯片： 用于存储数据。 RAM（随机存取存储器）：易失性，读写速度快。 SRAM（静态RAM）与DRAM（动态RAM）的区别。 ROM（只读存储器）：非易失性，用于存储固定程序或数据。 PROM、EPROM、EEPROM等。 微处理器（CPU）： 集成电路的核心，负责执行指令和处理数据。 指令集、寄存器、ALU（算术逻辑单元）等基本组成部分。 专用集成电路（ASIC）： 为特定应用设计的集成电路。 第六章：元器件间的相互作用与小型化趋势 6.1 寄生效应与噪声：微观层面的挑战 寄生电容、寄生电感：在PCB布局和高频应用中需要考虑。 噪声源：热噪声、散粒噪声等，如何影响信号质量。 屏蔽与接地：降低噪声干扰的常用手段。 6.2 元器件的封装与散热 不同封装形式（DIP、SOP、QFP、BGA等）对性能和布线的影响。 散热的重要性：功耗与温度对器件寿命和稳定性的影响。 6.3 走向更小的未来：纳米技术与新材料 超越硅基的探索：碳纳米管、石墨烯等新材料的应用潜力。 量子计算的微观基础。 微电子技术的发展趋势与未来展望。 总结： 本书旨在为读者构建一个扎实的电子元器件基础知识体系，帮助理解那些隐藏在复杂设备背后的微观律动。通过对半导体材料、二极管、晶体管和集成电路等核心要素的深入剖析，读者将能够更清晰地认识到它们如何在微观层面协同工作，为宏观功能的实现奠定坚实的基础。这不仅是对电子技术原理的认知，更是对现代科技发展背后驱动力的洞察。 目标读者： 对电子工程、计算机科学、自动化等领域感兴趣的学生。 希望深入理解电子设备工作原理的工程师和技术人员。 对微观世界和精密技术充满好奇的科技爱好者。 本书特色： 聚焦基础： 从最核心的元器件入手，提供清晰、系统的知识框架。 理论与实践结合： 辅以必要的数学推导和应用案例，加深理解。 图文并茂： 大量精美的示意图和电路图，可视化抽象概念。 深入浅出： 力求用通俗易懂的语言解释复杂的科学原理。

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作为一名工程技术人员，我经常需要处理老旧设备升级和新系统集成的任务，这对我对系统底层连接的理解要求很高。这本书提供的知识框架非常扎实和全面，它清晰地梳理了从物理层到应用层的整个技术栈。我尤其喜欢书中关于信号完整性和噪声抑制的讨论，那部分内容极具操作指导意义。作者没有泛泛而谈，而是给出了具体的PCB设计建议和滤波电路的实现方法，这些都是实战中急需的宝贵经验。这本书的篇幅虽然不小，但阅读体验却很流畅，因为它总是能紧密结合工程实践中的痛点来展开论述。它就像一本工具书，可以随时翻阅查找特定问题的解决方案，而且每次都能找到新的启发。这本书的价值在于它的实用性和前瞻性，它不仅解决了当前的问题，也为未来的技术迭代打下了坚实的基础。

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这本书的专业水准令人印象深刻。它不是那种只停留在概念介绍的入门读物，而是深入到设计、实现和调试环节的深度指南。作者在描述复杂逻辑和时序关系时，采用了非常精确的图示和数学模型，这对于需要进行精确控制的领域（比如精密仪器或高速运动控制）来说是不可或缺的知识。我最欣赏的是，作者在介绍新技术时，总能保持一种批判性的眼光，探讨其局限性，而不是盲目推崇。比如，关于高精度A/D转换器的部分，它不仅介绍了其优势，还细致分析了诸如量化误差和漂移等实际使用中必须面对的挑战，并提供了对应的补偿策略。这本书无疑是一部集大成之作，它为读者构建了一个全面、立体且极其可靠的技术认知体系，是技术人员书架上不可或缺的典藏。

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坦白说，我一开始抱着试试看的心态买的这本，毕竟市面上讲解这类技术的书不少，但真正能让人读懂的凤毛麟角。这本书的叙事风格非常独特，它没有采用那种枯燥的教科书式的语言，反而更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你。最让我惊喜的是，作者在讲解基础概念时，总能穿插一些历史背景或者行业内的“坑点”，这极大地提高了阅读的趣味性。我印象最深的是关于驱动电路设计的那一章，作者详细分析了不同功率晶体管在实际应用中可能遇到的热管理和寿命问题，这些细节在其他书中常常被一带而过。书中的流程图和框图画得非常直观，把原本抽象的系统架构具象化了，我感觉自己好像正在参与一个实际的项目设计。这本书与其说是一本书，不如说是一本实战手册，它教会我的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么要这样做”。

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这本书简直是打开了我对电子世界认识的一扇全新的大门！我一直觉得电路和机械是怎么结合起来的，看了这本书才茅塞顿开。作者的讲解非常深入，不仅仅是停留在理论层面，还结合了大量的实际案例，让人能够真正理解那些复杂的概念。比如，书中对各种传感器的原理和应用分析得非常透彻，我以前觉得那些传感器就是个黑箱，现在才知道它们背后蕴含着多么精妙的物理和电子学知识。特别是关于信号处理和数据转换的部分，简直是干货满满，我拿着书上的例子在仿真软件里试了试，效果立竿见影。这对于我未来在自动化控制领域的学习和工作绝对是至关重要的参考。这本书的排版和图示也做得很好，复杂的结构图都能清晰地展示出来，阅读起来一点都不吃力。总的来说，这是一本兼具理论深度和实践指导价值的优秀教材，强烈推荐给所有对现代工业控制感兴趣的读者。

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我是一个对嵌入式系统有浓厚兴趣的爱好者，但总是在硬件接口这块感到吃力。这本书的出现，极大地弥补了我的知识短板。它的内容组织逻辑性极强，从最底层的电压、电流概念讲起，逐步过渡到复杂的通信协议和总线架构，整个知识体系构建得非常严谨。我特别欣赏作者对不同接口标准（比如SPI, I2C, UART）的对比分析，不仅罗列了参数，还深入探讨了它们在特定应用场景下的优缺点和选型依据，这对于我今后选择合适的通信方式进行开发至关重要。书中对电磁兼容性（EMC）的章节也写得极为精彩，很多新手都会忽略这些问题，但作者用生动的例子说明了不良设计可能带来的严重后果。这本书的深度足以满足专业人士的需求，同时它的讲解方式又不会让初学者望而却步，是一种非常难得的平衡。

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