电工与电子技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民交通出版社

作者:窦敬仁 编

出品人:

页数:235

译者:

出版时间:2005-10

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787114057618

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现代材料科学概论 前言 材料是人类文明进步的基石。从新石器时代的燧石到信息时代的半导体，材料的每一次飞跃都推动了社会形态的深刻变革。本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代材料科学概论，聚焦于那些定义我们当代技术前沿的核心材料体系、其内在的结构-性能关系，以及先进的材料设计与制备方法。我们相信，理解材料的本质，是驾驭未来技术挑战的关键所在。 第一部分：材料科学的基石 第一章：材料的微观结构 材料的宏观性质（如强度、导电性、耐腐蚀性）源于其微观尺度的结构。本章将从晶体学基础出发，详细阐述晶体结构、晶格缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）的类型及其对材料力学和电学性能的影响。我们将深入探讨短程有序与长程有序的概念，并介绍X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等关键表征技术，如何揭示材料内部的原子排列。特别地，我们将分析非晶态材料（如玻璃和某些聚合物）的结构特征，及其与晶体材料的本质区别。 第二章：材料的热力学与动力学 材料的稳定性和相变行为由热力学原理支配。本章将回顾相图理论，重点讲解二元相图的解析方法，如杠杆定律和冷却曲线的解读。我们将讨论吉布斯自由能与平衡态的关系，并引入形核与长大的动力学过程，解释为什么材料的最终微观结构往往取决于其冷却速率和热处理历史。扩散现象是材料加工和服役过程中至关重要的一环，本章将详细阐述Fick定律，并结合实例分析固态扩散在合金化和烧结过程中的作用。 第三章：材料的性能与性能表征 材料的性能是其投入应用的前提。本章系统梳理了几大类核心性能指标： 力学性能： 深入探讨应力-应变关系、弹性、塑性、断裂韧性（KIC）和疲劳极限。我们将引入断裂力学的基本概念，解释裂纹的萌生与扩展机制，并比较金属、陶瓷和聚合物在力学响应上的差异。 电学性能： 从能带理论出发，分类介绍导体、半导体和绝缘体，解释费米能级的概念。重点分析载流子浓度、迁移率以及介电常数。 热学性能： 考察热容、热导率和热膨胀系数，并讨论这些参数在高温工程应用中的重要性。 化学性能： 重点分析腐蚀机理，包括电化学腐蚀和高温氧化，介绍提高材料抗腐蚀能力的表面工程方法。 第二部分：关键材料体系深度剖析 第四章：先进金属材料 金属材料凭借其优异的强度和延展性，在结构工程中占据核心地位。本章将超越传统的钢铁合金，重点关注特种合金的设计理念。我们将深入研究镍基、钛基和镁基合金的微观组织控制，以及它们如何实现高温抗蠕变性和高比强度。此外，金属间化合物因其独特的耐热性和刚度，将作为一个重要的研究方向被详细阐述。最后，我们将探讨粉末冶金技术在制备复杂结构和高性能梯度材料中的应用。 第五章：高性能陶瓷与玻璃 陶瓷材料以其高硬度、耐高温和优异的化学稳定性著称。本章将分类介绍氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）、非氧化物陶瓷（如碳化硅、氮化硅）以及复合陶瓷。我们强调陶瓷的脆性本质，并讨论如何通过增韧技术（如第二相强化、相变增韧）来克服这一局限。在玻璃方面，我们将分析玻璃化转变温度（Tg），并介绍光纤和生物活性玻璃等功能性玻璃材料的特殊制备工艺。 第六章：高分子材料与复合材料 高分子材料（聚合物）因其轻质、易加工和可设计性强而广泛应用于日常和尖端领域。本章将从聚合反应机理入手，分析线型、支化型和交联型聚合物的结构特征，并详细解释粘弹性行为。聚合物的加工工艺（如注塑、挤出）及其对最终性能的影响将被深入剖析。 复合材料是实现材料性能“1+1>2”的关键途径。本章将重点研究纤维增强复合材料（FRC），特别是碳纤维增强环氧树芯（CFRP）和玻璃纤维增强塑料（GFRP）的力学建模，关注界面结合对整体性能的决定性作用。 第三部分：功能材料与新兴前沿 第七章：半导体材料与电子器件 本章聚焦于现代信息技术的核心——半导体。在回顾了硅基半导体的制备（从晶体生长到薄膜外延）后，我们将重点探讨宽禁带半导体（如GaN、SiC）在功率电子和高频器件中的优势。本章还将介绍半导体异质结的概念，以及它们在光电器件（LED、激光器）中的工作原理。 第八章：磁性与光学材料 磁性材料是数据存储和电机驱动的基础。我们将讨论经典磁性理论，包括居里温度、磁畴结构和磁滞回线。重点分析软磁材料（用于变压器）和硬磁材料（用于永磁体，如NdFeB）的设计原则。在光学材料方面，我们将探讨材料与光相互作用的原理，包括光的吸收、发射和折射，并介绍用于先进光学系统（如非线性光学晶体）的材料设计。 第九章：纳米材料与材料的尺度效应 将材料尺寸缩小到纳米量级会引发独特的量子效应和表面效应，导致宏观材料所不具备的新兴性能。本章将介绍量子点、纳米线和石墨烯等代表性纳米材料的合成方法（如溶胶-凝胶法、化学气相沉积法）。我们将讨论表面能在纳米材料稳定性中的作用，并分析纳米尺度如何改变材料的光学、催化和力学特性，展望其在生物医学和能源存储中的应用潜力。 结语 材料科学是一个不断演进的领域。本书的结构旨在建立从原子到宏观性能的清晰逻辑链条。掌握这些基础知识，读者将能更好地理解现有技术的局限，并参与到下一代高性能、环境友好型材料的创新与开发中去。

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这本书在**图示和排版**上所下的功夫，简直达到了艺术品的级别。我必须强调，这绝不是那种只有黑白线条和枯燥公式的传统教材。它的**配色方案**经过了精心设计，比如在讲解RLC电路的频率响应时，不同阻尼系数下的**伯德图和相位图**采用了渐变的色阶来区分，使得图形的**信息密度极高**却不显得混乱。更妙的是，很多复杂的电路拓扑结构，不再是孤立的方框图，而是配上了**三维透视图**，清晰地标示了元件的物理位置和信号流向。这种对**视觉化学习**的重视，对于像我这样需要通过空间想象来理解电子系统的人来说，简直是福音。我记得有一章专门讲**滤波器设计**，书中不仅有理论公式，还有一张非常详尽的**设计流程图**，像一个决策树一样，你只需根据你的带宽要求和阻抗匹配要求，就能一步步走到最终的元件值选择，极大地减少了查找表格的繁琐过程，真正做到了将知识“**流程化**”。

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说实话，我对市面上很多教材那种**故作高深或过于浅显**的写作风格感到厌倦，但这本书的处理方式简直是**一股清流**。它的语言风格非常**接地气，充满了实践的智慧**。例如，在讲解半导体器件特性时，作者并没有直接抛出PN结的能带理论，而是先从一个实际的**二极管整流电路的搭建与故障排查**入手，描述了在不同负载下电压波形的实际观察结果，然后再反过来解释为什么会出现这样的波形，从而引出反向截止和正向导通的微观机制。这种“**先现象，后原理，再应用**”的叙事结构，极大地激发了我学习的兴趣，因为它时刻提醒我，书本上的知识最终是要在面包板上实现的。尤其是在讲解**晶体管作为开关和放大器**的应用时，作者用了大量篇幅对比了不同偏置电路（如共射、共基、共集）在**输入阻抗、输出阻抗和电流增益**上的差异，并且给出了在实际PCB布局中需要注意的**散热和寄生参数**对性能的影响，这些都是教科书通常会忽略的“野路子”经验，但却是工程师必备的实战知识。

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这本书的**案例库和习题设计**是其价值的另一个显著体现。我发现它的习题不是那种生硬的代数运算，而是充满了**工程趣味性**和**前瞻性**。很多题目都是基于**实际应用场景**构建的，例如，“设计一个限流电路来保护一个LED阵列”或“分析一个简单的RC振荡器在温度变化时的频率漂移”。这些问题迫使你必须将理论知识与**实际元件的非理想特性**（如元件的温度系数、容差）结合起来考虑。更值得一提的是，书的某些章节后面附带了**MATLAB/Simulink的辅助仿真案例**，而不是仅仅给出结果，而是展示了如何**搭建仿真模型**来验证手算结果，甚至对比不同设计方案下的性能差异。这种**理论计算与虚拟实验**相结合的学习路径，极大地拓宽了我的视野，让我意识到，现代电子工程的学习已经不能脱离**仿真工具**，这本书非常到位地将这两种学习模式无缝对接了起来，体现了作者对现代工程教育潮流的深刻理解。

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这本书的**理论深度**确实让人印象深刻，它没有停留在对基本概念的简单罗列上，而是深入探讨了电路分析的**数学本质**。我特别欣赏作者在引入基尔霍夫定律和节点分析法时所展现出的严谨性，那种步步为营、将抽象的物理规律转化为可解方程的过程，极大地提升了我对电路作为系统进行建模的能力。例如，书中关于**叠加定理和戴维南/诺顿等效电路**的阐述，不仅给出了推导过程，还结合了具体的RCL串并联复杂网络实例进行演算，计算过程详尽到每一步的单位和变量替换都清晰可见，这对于初学者建立**严密的解题逻辑**非常有帮助。我感觉自己不再是简单地套用公式，而是真正理解了这些工具背后的物理意义。同时，作者在讲解交流电路时，对**相量法**的引入处理得非常平滑，从正弦函数的三角函数表示过渡到复平面上的旋转矢量，这个跨越虽然不小，但通过大量的图示和算例，使得原本抽象的相位关系变得直观易懂。这本书的这种**深度和广度**结合的方式，让我觉得它更像是一本工程方法论的教材，而非单纯的技术手册。

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我阅读这本书时，最深刻的感受是它对**系统思维**的培养。它不仅仅是教你如何分析一个电阻或一个电容，而是引导你将整个电子设备看作一个**层级分明的复杂系统**。比如，在介绍集成运放的应用时，作者没有立即陷入非线性电路的复杂性，而是将运放的特性分解为**开环增益、带宽乘积和失调电压**这三个关键的“黑箱”参数，然后展示如何利用这些参数去预测一个反馈放大器在不同工作条件下的实际性能。这种**自顶向下**的分析方法，让我从一开始就学会了如何**抓主要矛盾，忽略次要干扰**。特别是关于**电源稳定性和噪声抑制**那一章，内容极其专业且实用，它详细分析了开关电源纹波是如何通过耦合进入敏感的模拟电路的，并对比了不同的**去耦电容布局策略和接地技术（单点接地与多点接地）**的优劣，配图清晰地展示了不同接地方式下的**地线阻抗路径**，这对于做高精度测量或射频设计的读者来说，简直是**黄金级别的指导**。

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