MEMS设计模拟与仿真系统应用

MEMS设计模拟与仿真系统应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:国防工业出版社
作者:郝永平,刘凤丽,刘世明
出品人:
页数:240
译者:
出版时间:2007-1
价格:25.00元
装帧:
isbn号码:9787118047493
丛书系列:
图书标签:
  • 学学看看
  • MEMS
  • 微机电系统
  • 设计
  • 仿真
  • 模拟
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  • 建模
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  • 微纳技术
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具体描述

MEMS是一项极具发展前景的军民两用高技术,具有巨大的市场和学科带动性,它的出现引发了一场新的技术革命。Coventor Ware是业界公认的具备SystemLevel和Co-Design功能的专业化MEMS设计软件。全书共分8章,全面系统地介绍了Coventor Ware软件的使用方法、应用技巧、仿真应用,以及在工程中使用Coventor Ware软件来进行预处理分析、微机电分析、力学分析和机电耦合求解器仿真的方法和技巧,并以微陀螺实例介绍了建模和系统级仿真的详细步骤和过程。内容详细具体,工程应用技巧性强。

本书适合机械电子专业教师、研究生、高年级本科生以及工程技术人员和科研人员学习参考。

好的,这是一份关于一本未包含“MEMS设计模拟与仿真系统应用”内容的图书简介,旨在提供一个详尽、自然且具有专业深度的描述: --- 《先进半导体材料与器件物理基础》 本书简介 本著作深入剖析了现代半导体技术领域的核心——先进半导体材料的物理特性、电子输运机制及其在新型器件构建中的关键作用。全书内容聚焦于微纳尺度下半导体材料的量子力学行为、能带结构调控、载流子动力学分析,并详尽阐述了当前半导体产业亟需攻克的几类前沿材料体系。 第一部分:基础理论与材料本征特性 本书首先奠定了坚实的物理学基础。详细探讨了晶体场理论、能带理论在理解半导体导电性质中的核心地位,并引入了密度泛函理论(DFT)等计算方法在预测材料电子结构中的应用。重点分析了硅基材料的局限性,并转向对第三代半导体材料(如GaN、SiC)和二维材料(如石墨烯、过渡金属硫化物TMDs)的深入探讨。我们不仅关注材料的宏观电学性能(如载流子迁移率、击穿场强),更深入到微观层面,解析了晶格缺陷、表面态和界面结构对器件性能的限制效应。对于二维材料,书中专门辟章讨论了其独特的狄拉克锥结构、层间耦合效应及其在超薄通道器件中的潜力与挑战。 第二部分:电子输运机制与界面工程 理解载流子如何在这些复杂结构中运动,是设计高性能器件的前提。本书系统梳理了从经典漂移-扩散模型到量子限制效应下的输运机制,包括弹道输运、隧穿效应、表面散射和声子散射。特别强调了在纳米尺度下,由于表面和界面效应的显著增强,传统模型失效的区域,并引入了玻尔兹曼输运方程(BTE)的求解方法及其在热电输运分析中的应用。 在界面工程方面,本书对异质结的构建原理进行了详尽论述。重点分析了III-V族和IV族材料异质结中的应变工程,如何通过晶格失配诱导的应变场来调控二维电子气(2DEG)的形成与电子态密度。此外,书中还探讨了高介电常数(High-κ)栅介质与半导体沟道之间的界面态密度($D_{it}$)的表征与抑制技术,这对FinFET和新兴场效应晶体管的稳定工作至关重要。 第三部分:关键新型器件的物理学模型 本书的后半部分将理论知识应用于前沿器件的设计与分析。内容涵盖了: 1. 超快光电器件: 深入解析了PIN光电二极管、雪崩光电二极管(APD)的工作原理,重点讨论了载流子在吸收层中的分离效率和复合机制,特别是针对宽禁带半导体在可见光和紫外光探测中的优势。 2. 高功率与高频器件: 详细阐述了HEMT(高电子迁移率晶体管)中的电子气特性、电流饱和机制,以及SiC和GaN在高压开关应用中面临的热管理和可靠性挑战。书中提供了关于击穿机理的定量分析模型。 3. 存储器技术: 对相变存储器(PCM)、电阻随机存取存储器(RRAM)的物理工作机制进行了全面的梳理。重点分析了材料相变过程中的热-电耦合效应、忆阻窗口的形成与稳定性,并探讨了如何通过电极材料和薄膜沉积工艺来优化开关特性。 4. 自旋电子学基础: 介绍了自旋在半导体中的注入、传输和操控基础,包括自旋轨道耦合(SOC)效应和Rashba效应在自旋阀和新型自旋晶体管中的潜在应用。 第四部分:先进表征技术与可靠性分析 为验证和指导理论模型,本书提供了对半导体器件关键表征技术的深入介绍。不仅涵盖了DC/AC电学测量,更侧重于高空间分辨率技术,如扫描开尔文探针显微镜(SKPM)在测量表面功函数和电势分布中的应用,以及透射电子显微镜(TEM)与能量分散X射线谱(EDS)在界面结构分析中的结合应用。最后,对器件的长期可靠性问题进行了讨论,包括电迁移、热载流子注入(HCI)以及静电放电(ESD)在先进工艺节点中的物理根源。 目标读者 本书适合从事半导体物理、材料科学、电子工程等领域的研究生、博士后,以及半导体产业界从事器件研发、工艺优化的资深工程师和技术人员作为专业参考书目。它旨在提供一个从基础物理原理到尖端器件应用的、完整且深入的知识体系。 ---

作者简介

目录信息

读后感

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要想学好coventorware,还是老老实实的看英文的manual吧,软件自带的manual要打印出来,要有两三千页,一本300的书怎么能讲明白。事实上,这本书连软件最基本的使用方法都没有讲,所以讲的东西都怀疑是不是随便在manual上找了翻译的。

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评分

要想学好coventorware,还是老老实实的看英文的manual吧,软件自带的manual要打印出来,要有两三千页,一本300的书怎么能讲明白。事实上,这本书连软件最基本的使用方法都没有讲,所以讲的东西都怀疑是不是随便在manual上找了翻译的。

用户评价

评分

读完这本书,我的脑海中浮现的是一幅完整的MEMS设计蓝图,从概念构思到最终的系统集成,都有清晰的脉络可循。它并非一本聚焦于单一仿真软件操作手册,而是更加侧重于MEMS设计流程的整体梳理和关键环节的深入剖析。我尤其欣赏书中对“工艺-设计协同”的强调,这在MEMS领域尤为关键,因为许多器件的性能直接受制于制造工艺的约束。 书中会根据不同的MEMS应用,例如惯性传感器、射频MEMS、微流控芯片等,分别阐述其在设计上的侧重点和挑战。它会详细介绍不同工艺平台的特点,比如体硅、表面硅、LIGA、压电陶瓷等,并分析这些工艺特性如何影响器件的尺寸、精度、可靠性以及成本。这种从工艺出发,反推设计约束的思路,让我对MEMS的设计有了更全面的认识,避免了“闭门造车”。 令我印象深刻的是,书中关于“失效机理分析”的章节。许多MEMS器件在实际应用中会遇到各种各样的问题,例如疲劳、粘附、静电放电等。作者通过列举大量实际案例,分析了这些失效模式产生的原因,并给出了相应的预防和设计策略。例如,在设计微悬臂梁传感器时,书中会提示如何通过优化梁的几何形状、选择合适的材料,以及设计合理的支撑结构来减小粘附效应的可能性。这种“风险预判”式的设计方法,对于提高MEMS器件的可靠性和使用寿命,具有非常重要的指导意义。 然而,我也注意到,书中对“人工智能辅助设计”和“机器学习在MEMS仿真优化”等前沿方法的论述相对有限。虽然书中涉及了一些参数优化的基本思路,但并没有深入探讨如何利用AI技术来加速设计探索、自动生成最优设计方案,或者从海量仿真数据中挖掘隐藏的规律。 总的来说,这本书提供了一个非常系统化、流程化的MEMS设计方法论。它教会我如何在一个更大的框架下思考MEMS设计问题,如何将理论知识与工程实践相结合,并如何在有限的工艺条件下做出最优的设计选择。对于想要构建扎实MEMS设计功底的读者来说,这本书无疑是一座宝贵的知识宝库。

评分

一本关于 MEMS 设计的经典之作,即便内容已略显陈旧,但其深入浅出的讲解方式依然让人受益匪浅。初学者在阅读此书时,最直观的感受便是其严谨的逻辑结构。作者并未急于展示复杂的仿真案例,而是循序渐进地铺垫了MEMS器件的基本原理、材料特性以及关键的工艺流程。例如,在介绍压电MEMS器件时,书中花费了相当篇幅来阐述压电效应的物理机制,并详细解析了不同压电材料的选取依据和参数影响。这种打基础的做法,对于理解后续的仿真模型至关重要。 更令我印象深刻的是,书中对不同仿真软件的介绍,虽然没有直接给出操作指导,但却深刻地阐述了每款软件的优势和适用范围。作者会根据不同的MEMS应用场景,推荐相应的仿真工具,并简要说明其在建模、网格划分、求解和后处理等环节的特点。比如,在进行热-机械耦合分析时,书中会提示读者可以考虑使用某某软件,并简述该软件在该类问题上的成熟度和效率。这种“授人以渔”式的讲解,让我能够根据自己的实际需求,更有效地选择和学习仿真工具,而不是盲目地跟风。 然而,对于追求最新技术和前沿应用的读者而言,这本书可能无法满足他们的期望。书中涉及的工艺技术和仿真方法,更多的是基于早期的MEMS发展阶段。例如,在讨论MEMS传感器的设计时,书中主要集中在传统的硅基MEMS技术,如体硅微加工和表面硅微加工。对于近年来兴起的柔性MEMS、生物MEMS等领域,书中几乎没有提及。这使得一些希望了解最新研究动态的读者,可能会感到内容不够前沿,甚至略显落伍。 同时,书中对仿真结果的解读和优化策略的论述,也存在一定的局限性。虽然作者强调了仿真在设计迭代中的重要性,但对如何从仿真数据中提炼出关键设计参数,以及如何基于仿真结果进行系统性的优化,并没有给出非常系统性的指导。比如,在介绍微镜阵列的设计时,书中展示了几个仿真案例,但对于如何通过调整微镜的角度、驱动电压等参数来达到最佳的光学性能,以及如何权衡性能与功耗等问题,并没有进行深入的讨论,这使得读者在实际应用中,可能需要花费更多时间去摸索。 总而言之,这本《MEMS设计模拟与仿真系统应用》算是一本非常扎实的基础教材,尤其适合那些刚刚接触MEMS领域,或者需要巩固MEMS设计基本理论和仿真概念的读者。它提供了理解MEMS设计流程的坚实框架,并引导读者思考仿真工具的选择和应用。但如果你的目标是紧跟最新的MEMS技术发展,或者需要掌握更高级的仿真优化技巧,那么这本书可能只是一个起点,还需要结合其他更具时效性的文献和资源进行学习。

评分

这本书的价值,在于它提供了一种“问题导向”的学习方法,让你在面对复杂的MEMS设计挑战时,能够有条不紊地找到解决之道。它并非一本枯燥的理论教科书,而是将理论知识与实际工程应用紧密结合,让读者在解决问题的过程中,自然而然地掌握相关知识。我尤其喜欢书中对“仿真结果的解读与验证”的强调。很多时候,仿真只是第一步,如何正确地理解仿真数据,并将其与实际情况进行对比,才是决定设计成败的关键。 书中通过大量的案例研究,展示了如何将MEMS设计流程分解成一系列可控的步骤。例如,在设计一个微流控芯片时,书中会引导读者先从流体动力学原理出发,确定所需的流道尺寸和压力梯度,然后利用仿真工具进行初步的流场模拟,并根据仿真结果来调整设计参数。在仿真过程中,书中还会详细介绍如何选择合适的网格密度、求解器类型,以及如何进行边界条件的设置,以确保仿真结果的准确性和可靠性。 令我印象深刻的是,书中关于“系统集成与接口设计”的章节。MEMS器件往往需要与其他电子元器件协同工作,构建成一个完整的系统。书中对如何设计合理的接口电路,如何处理信号的放大、滤波和转换等问题,都进行了较为细致的阐述。这让我意识到,MEMS设计的成功,不仅在于器件本身的设计,更在于其能否与其他部分无缝集成,实现整体功能的协同。 但是,我也注意到,书中在“软件工程化开发”和“自动化仿真流程”方面的论述相对较少。在当前大规模、高效率的工程开发模式下,如何将仿真过程脚本化、自动化,并与版本控制、持续集成等软件开发流程相结合,是提升设计效率的关键。这方面的内容,可能需要读者在阅读本书后,再做进一步的探索。 总而言之,这本书是一本非常实用的MEMS设计指南。它教会我如何以一种系统化的思维方式去解决MEMS设计中的实际问题,如何利用仿真工具来辅助设计决策,并最终实现高性能、高可靠性的MEMS器件。它提供了一种“学以致用”的学习路径,让我在实际操作中不断巩固和深化对MEMS设计的理解。

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这本书给我留下了极为深刻的印象,尽管书中涉及的仿真工具和具体操作可能并非当下最主流,但其核心思想和分析方法却具有长久的指导意义。我特别欣赏书中对“物理场耦合”的强调。很多MEMS器件的设计,都不仅仅局限于单一的物理领域,例如,一个微谐振器的工作,可能就涉及到机械振动、电场驱动、热效应甚至流体动力学的影响。 书中详细地阐述了如何建立这些多物理场耦合模型,并解释了不同场之间相互作用的数学模型。例如,在介绍微执行器时,书中会深入分析电场如何引起机械形变,以及形变又如何影响电场的分布,这种迭代式的分析过程,对于理解复杂MEMS系统的行为至关重要。作者并没有简单地罗列公式,而是通过形象的比喻和清晰的图示,将抽象的物理概念具象化,使得即使是初学者也能较快地掌握其中的精髓。 让我觉得尤其宝贵的是,书中关于“模型简化与验证”的部分。在实际的MEMS设计中,完全精确的仿真往往成本极高且耗时漫长。作者非常务实地探讨了在保证足够精度的前提下,如何对复杂的模型进行必要的简化,以提高仿真效率。同时,书中也强调了仿真结果与实际测量数据的对比验证的重要性,并给出了一些初步的验证思路,比如如何通过简单的实验来验证模型参数的准确性。这对于避免仿真结果的“过拟合”,确保设计方案的可行性,具有非常重要的实际意义。 不过,我同时也意识到,这本书在“算法优化”和“大规模并行计算”方面的论述相对较少。随着MEMS器件的集成度和复杂度不断攀升,仿真计算量也呈指数级增长。书中更多的是基于单机、常规配置的仿真环境进行讨论。对于一些需要进行大规模参数扫描、多目标优化,或者利用GPU等高性能计算资源来加速仿真过程的读者,可能会觉得这方面的内容不够深入。 总的来说,这本书更像是一位经验丰富的工程师,在与你分享他多年积累的设计智慧和仿真心得。它提供了一种“由内而外”的学习路径,让你不仅学会如何“操作”仿真软件,更能理解“为什么”要这样做,以及如何在设计中做出更明智的权衡。它所传达的科学严谨性和工程实用性,是任何一本纯粹的软件教程都无法比拟的。

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一本引人入胜的 MEMS 设计读物,即便其中提及的某些仿真软件的界面和功能已非最新,但其所传递的关于MEMS器件的物理原理和设计逻辑,依然具备极强的启发性。我特别着迷于书中对“微观世界与宏观性能”之间关系的探讨。MEMS器件之所以神奇,很大程度上在于其能够在微观尺度上实现宏观的功能,而这种转化过程,离不开对诸多物理现象的精妙利用。 书中细致地分析了不同类型的MEMS器件,如微加速度计、微陀螺仪、微执行器等,并深入剖析了它们的工作原理。以微加速度计为例,书中不仅讲解了压电效应和压阻效应在传感器中的应用,更重要的是,它详细阐述了如何通过合理的结构设计,将微小的惯性力转化为可测量的电信号。例如,它会讨论如何优化质量块的尺寸、弹簧的刚度,以及传感区域的布局,以提高器件的灵敏度和抗干扰能力。 更令我惊喜的是,书中对“传感器标定与校准”的论述。设计出一个能够工作的MEMS器件只是第一步,要让它在实际应用中发挥作用,精确的标定和校准必不可少。书中提供了一些基础的标定方法和步骤,并解释了不同参数(如零偏、灵敏度、非线性系数等)对传感器输出的影响。这让我明白,仿真结果的准确性,很大程度上依赖于模型的精确度和后续的实际验证。 然而,书中对于“新型MEMS材料”和“先进微纳加工技术”的介绍,显得有些滞后。例如,对于近年来发展迅速的二维材料在MEMS领域的应用,或者一些超精密、高效率的微纳制造技术,书中并没有太多涉及。这可能会让那些关注MEMS技术前沿发展,希望了解最新材料和工艺的读者,感到意犹未尽。 总而言之,这本书是一次关于MEMS设计“思想实验”的绝佳体验。它不是简单地教你如何使用工具,而是引导你去理解MEMS器件背后的科学原理,以及如何在设计过程中进行创造性的思考。它教会我如何将物理学的知识巧妙地融入到工程设计中,并最终实现功能的转化。这是一本值得反复阅读,并从中汲取设计灵感的宝藏。

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