Semiconductor Physics and Devices pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Richard D Irwin

作者:Donald A. Neamen

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1997-6

价格:USD 27.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780256240085

丛书系列:

图书标签:

微电子
半导体物理
半导体器件
物理学
电子工程
材料科学
固态物理
器件物理
纳米技术
电子学
微电子学

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具体描述

《电子器件的奥秘：从材料到应用》本书旨在深入探索构成现代电子世界基石的各类电子器件的工作原理、设计制造及其广阔的应用前景。我们并非聚焦于半导体物理的某一特定分支，而是致力于构建一个更加宏观和全面的视野，涵盖从基础材料特性到复杂集成电路系统的演进链条，强调不同器件类型之间的相互关联与协同作用。第一部分：微观世界的基石——先进材料的革新在电子技术飞速发展的今天，新材料的发现与应用是推动技术进步的核心驱动力。本书将首先追溯电子器件的源头，考察各种关键材料的内在属性如何决定其在器件中的表现。导电与绝缘的辩证统一：我们将详细阐述金属、陶瓷、聚合物等传统材料的导电机制与绝缘性能，并深入探讨其在不同电子元件（如电阻器、电容器、电线）中的应用。重点将放在材料的微观结构（如晶格结构、缺陷）如何影响宏观电学特性，以及如何通过材料改性（如合金化、掺杂、复合）来优化性能。新型功能材料的崛起：随着对器件性能要求的不断提升，一系列新型功能材料应运而生。本书将重点介绍：压电与铁电材料：它们在传感器、执行器、存储器等领域的独特应用，解析其电场与机械形变耦合的内在机制。磁性材料：从永磁体到软磁材料，探讨其在信息存储、能量转换、电磁屏蔽等方面的关键作用，以及磁畴结构、磁畴壁运动等微观现象如何影响宏观磁性能。光学活性材料：涵盖发光材料（如LED中的量子点、有机发光材料）、光电导材料、光折变材料等，解析它们在光电器件（如显示器、太阳能电池、光探测器）中的发光、光吸收、光调制等基本原理。纳米材料与二维材料： graphene、MXenes、碳纳米管等前沿材料因其独特的尺寸效应和优异的电学、光学、力学性能，正在重塑电子器件的设计理念。本书将探讨这些材料的制备方法、结构特性，以及它们在下一代高性能电子器件中的巨大潜力。复合材料与功能集成：现代电子器件往往需要集成多种功能，这就对复合材料的设计提出了更高的要求。本书将分析如何通过材料的巧妙组合，实现导电、绝缘、散热、屏蔽、应力缓冲等多重功能，从而提升器件的整体性能和可靠性。第二部分：器件的精巧设计——从基础到高级材料的特性最终通过精巧的器件设计得以转化，实现特定的电学功能。本部分将系统地介绍各类核心电子器件的设计理念、工作原理、关键参数以及影响其性能的因素。被动元件的精准控制：电阻器：种类繁多（如碳膜、金属膜、线绕、水泥电阻），我们将深入分析其功率损耗、温度系数、频率响应等关键参数，以及高精度、高功率电阻的设计考量。电容器：从陶瓷电容、电解电容到薄膜电容，重点分析其电容值、漏电流、等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）等，并探讨如何通过电介质材料和结构设计来提升电容量和工作电压。电感器：介绍线圈的电感量、品质因数（Q值）、饱和磁通密度等，以及铁氧体、坡莫合金等磁芯材料的选择对电感性能的影响。有源元件的信号处理：二极管家族：除了经典的PN结二极管，本书还将深入介绍肖特基二极管、齐纳二极管、变容二极管、瞬变电压抑制（TVS）二极管等，详细解析它们的特性曲线、反向击穿机理、开关速度等，并阐述其在整流、稳压、信号检波、过压保护等方面的应用。晶体管的功率与开关：双极型晶体管（BJT）：深入理解其电流放大原理、输出特性曲线、跨导、频率特性，以及如何通过结构优化（如改变基区宽度、发射区掺杂浓度）来提高性能。场效应晶体管（FET）：涵盖结型场效应晶体管（JFET）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。重点分析MOSFET的栅极控制机制、阈值电压、导通电阻、漏电流、开关速度，以及其在数字电路、功率电子中的广泛应用。我们将特别关注不同类型的MOSFET（如NMOS、PMOS、CMOS）以及其在低功耗和高密度集成方面的优势。功率器件： IGBT、功率MOSFET、功率二极管等是实现电力电子转换的核心。本书将分析它们的耐压能力、导通损耗、开关损耗、热管理等关键性能指标，以及它们在电源模块、电机驱动、逆变器等领域的应用。集成电路（IC）的微缩与协同：模拟集成电路：放大器（运算放大器、仪表放大器）、滤波器、稳压器、混频器等。本书将分析它们的设计原理、性能指标（如增益带宽积、噪声系数、线性度），以及如何在芯片上实现高精度、低功耗的模拟信号处理。数字集成电路：逻辑门、触发器、寄存器、计数器、微处理器、存储器（RAM、ROM）等。我们将探讨组合逻辑与时序逻辑的设计方法，数字信号的编码与解码，以及CMOS技术在现代数字IC设计中的主导地位。混合信号集成电路： ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）等。理解它们如何在模拟世界与数字世界之间架起桥梁，并分析其分辨率、采样率、线性度等关键参数。第三部分：器件的应用与未来——连接世界，驱动创新电子器件的终极价值体现在其广泛的应用，并不断驱动着科技的进步。本部分将聚焦于电子器件在各个领域的实际应用，并展望其未来的发展趋势。通信系统中的角色：从射频前端的滤波、放大、混频，到基带信号的处理，各类电子器件构成了现代通信系统的骨骼。本书将分析其在无线通信（手机、Wi-Fi）、光通信、卫星通信等领域的关键作用。信息处理与存储：计算机、服务器、存储设备等。理解CPU、GPU、内存、固态硬盘等核心组件如何协同工作，以及新型存储技术的演进（如相变存储、磁性随机存取存储器）。能源转换与管理：太阳能电池、燃料电池、电力电子转换器、开关电源等。分析电子器件在提高能源利用效率、实现绿色能源应用中的重要贡献。消费电子与物联网：智能手机、电视、可穿戴设备、智能家居等。探讨电子器件如何集成化、小型化、低功耗化，以满足日益增长的消费需求，并推动万物互联时代的到来。医疗与健康：医疗成像设备、诊断仪器、植入式医疗器件、生物传感器等。理解电子器件在提升医疗水平、改善人类健康方面的巨大潜力。前沿技术探索：人工智能与机器学习：专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、图形处理器（GPU）等硬件如何在算法的驱动下实现强大的计算能力。柔性电子与可穿戴设备：新型材料和器件结构的创新如何实现可弯曲、可拉伸的电子产品。量子计算与新一代计算范式：探索未来可能颠覆现有电子器件格局的新兴计算技术。本书的编排旨在提供一个循序渐进的学习路径，从材料的微观属性出发，逐步深入到器件的设计、原理和应用。我们鼓励读者在阅读过程中，不仅要理解单个器件的功能，更要关注不同器件之间的相互作用，以及它们如何共同构建起复杂而精密的电子系统。通过对电子器件的全面而深入的探讨，我们希望能够激发读者对电子科学的浓厚兴趣，为他们在相关领域的研究和创新打下坚实的基础。