电力电子技术手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:拉希德 编

出品人:

页数:760

译者:陈建业

出版时间:2004-1

价格:118.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111142614

丛书系列:国外电气工程名著译丛

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晶体管电路设计与应用：从基础理论到前沿实践 本书导言： 本手册旨在为电子工程、通信工程、自动化控制以及相关专业的学生、工程师和技术人员提供一本全面、深入且实用的晶体管电路设计与应用参考书。在现代电子系统中，晶体管作为最基本的有源器件，其性能和应用方式直接决定了电路的效率、速度和可靠性。本书聚焦于晶体管（包括双极性结型晶体管 BJT 和场效应晶体管 FET，尤其是 MOSFET）的深层次理解、精细化设计方法，以及在各类现代电路拓扑中的实际应用。本书内容不涉及电力电子领域中大功率开关、变流器或高频电源转换技术。 第一部分：晶体管基础理论与模型解析 (Foundation Theory and Model Analysis) 本部分将系统梳理晶体管的物理工作原理，并深入探讨不同工作状态下的精确数学模型，为后续的设计打下坚实的理论基础。 第一章：半导体物理与PN结基础回顾 (Semiconductor Physics and PN Junction Review) 半导体材料特性： 硅、锗材料的能带结构、载流子输运机制（漂移与扩散）。 PN结的形成与特性： 建立内建电场，分析不同偏置下的势垒区宽度、电容特性。 二极管模型在晶体管分析中的作用： 理解晶体管作为两个背靠背PN结的等效电路模型。 第二章：双极性结型晶体管 (BJT) 的精确建模与参数提取 Ebers-Moll 模型与 Gummel-Poon 模型： 详细解析这些模型如何描述晶体管的非线性行为，包括高注入效应、迁移率饱和等。 小信号模型构建： 推导混合 $pi$ 模型和 $h$ 参数模型，重点讨论 $eta$（电流增益）对频率和直流偏置点的依赖性。 噪声特性分析： 晶体管的散粒噪声、闪烁噪声的来源与建模，以及低噪声放大器（LNA）设计中的噪声因子（NF）优化。 第三章：金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 深入研究 MOS 结构物理机制： 详细阐述积累、耗尽、反型区的形成过程，阈值电压 ($V_{th}$) 的精确计算与温度漂移。 晶体管工作区分析： 亚阈区（Subthreshold）、线性区（Triode）和饱和区的I-V特性方程，以及米勒效应的深度分析。 先进 MOSFET 效应： 沟道长度调制、短沟道效应、DIBL（漏致势垒降低）对电路性能的影响及补偿技术。 功率 MOSFET 与低功耗 MOSFET 的结构差异： 关注导通电阻 ($R_{DS(on)}$) 和栅极电荷的权衡。 第二部分：模拟电路设计技术 (Analog Circuit Design Techniques) 本部分专注于如何利用晶体管构建高性能的基础模拟电路模块，侧重于精度、带宽和动态范围的提升。 第四章：晶体管偏置电路与直流分析 偏置稳定性原理： 探讨如何设计对温度和器件参数（如 $eta$ 或 $V_{th}$）不敏感的偏置电路。 电流源与电流镜： 精度型、高输出阻抗的电流源设计，多级匹配技术（如 Wilson 电流镜）及其误差分析。 负载效应与匹配： 在集成电路设计中，如何利用晶体管的几何尺寸匹配来减小失配误差。 第五章：放大器电路设计与频率响应分析 单级放大器结构： 共源、共射、共基、共漏（源极跟随器）的增益、输入输出阻抗和相位特性比较。 多级放大器架构： 级联放大器（Cascade）、共共源结构（Cascode）在提升输出阻抗和带宽方面的应用。 频率补偿技术： 史密斯圆图分析，米勒补偿、零点/极点配置在保证反馈系统稳定性的应用。 运算放大器 (Op-Amp) 核心设计： 输入级（BJT/MOSFET）、增益级、输出级的选择与优化，实现高开环增益（$A_{OL}$）和单位增益带宽（GBW）。 第六章：反馈理论在晶体管电路中的应用 反馈拓扑结构识别： 电压-电流、电流-电压、电压-电压、电流-电流反馈的实现方式。 稳定性判据： 相位裕度（PM）和增益裕度（GM）的计算与调谐。 反馈对非理想特性的影响： 探讨反馈如何线性化增益、降低失真和扩展带宽。 第三部分：数字电路与高速接口基础 (Digital Circuits and High-Speed Interface Basics) 本部分不再深入CMOS逻辑门的设计细节，而是侧重于晶体管在构建高速开关电路和信号调理中的作用。 第七章：晶体管开关特性与数字逻辑门 BJT 开关模型： 饱和区与截止区的应用，存储时间（Storage Time）对开关速度的限制。 MOSFET 开关速度分析： 栅极电荷驱动、等效电路模型在瞬态响应分析中的应用。 高速逻辑系列介绍： 不涉及具体工艺，但分析ECL（发射极耦合逻辑）和低压差分信号（LVDS）背后的晶体管开关原理及其对功耗和噪声的影响。 第八章：信号完整性与驱动器设计 传输线效应初步： 晶体管输出级作为源端或负载接入传输线时的反射与阻抗匹配问题。 缓冲器与驱动器设计： 如何利用推挽（Push-Pull）结构优化上升/下降时间，实现对低阻抗负载的有效驱动。 第四部分：噪声、失真与线性化技术 (Noise, Distortion, and Linearization) 本部分关注电路性能的“软指标”，即如何设计出低噪声、高线性度的系统。 第九章：非线性失真分析与降低方法 失真源识别： 晶体管跨导 ($g_m$) 的高阶非线性项。 线性化技术： 负反馈对失真的抑制效果，以及引入晶体管偏置点的选择对三阶交调失真（IMD3）的优化。 失真测量指标： 总谐波失真 (THD) 和截点（IP3）的实际意义与测量。 第十章：宽带噪声源的抑制与处理 系统噪声预算： 如何对电路中各个晶体管级进行噪声贡献分配。 低噪声电路布局实践： 隔离技术、地平面设计（不涉及电源管理）对抑制耦合噪声的重要性。 噪声匹配： 如何在输入级设计中平衡增益和噪声因子，以实现最佳系统信噪比（SNR）。 附录：实用晶体管参数速查表与设计规范 常用 NPN/PNP BJT (如 2N3904/2N3906 等价模型) 的关键参数（$f_T, C_{mu}, h_{FE}$ 范围）。 常用 MOSFET (如 NMOS/PMOS) 的阈值电压、跨导参数 $K'$ 和最大工作电流数据参考范围。 本书特色： 本书强调从晶体管的物理模型出发，推导出实际电路设计中的约束条件和优化方向。所有的设计案例和分析均基于晶体管的固有特性，而非依赖于理想化的运算放大器模型。通过大量的实例分析，读者将能够掌握在器件选型和电路拓扑选择时，如何平衡带宽、功耗、噪声和线性度这四大关键指标。本书适合作为高等院校电子工程专业课程的深度参考教材，或供从事集成电路前端设计和分立元件电路设计工程师的案头必备工具书。

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读完《电力电子技术手册》的这一部分，我感觉自己仿佛经历了一场思维的“洗礼”。我原本以为功率变换器的核心就是开关器件和控制算法，但这本书却让我认识到，一个真正优秀的电力电子系统，其“灵魂”在于对细节的极致追求和对系统整体的深刻洞察。特别是它在探讨多电平变换器拓扑结构时，不仅仅是列举了各种拓扑的优缺点，更重要的是从器件损耗、电磁兼容性、甚至可靠性等多个维度进行了对比分析，并给出了如何根据实际应用场景选择最优拓扑的指导性原则。我记得其中关于NPC（三电平）和Flying Capacitor（飞叉）变换器的比较，分析得非常细致，不仅仅是电压应力，连共模电压、开关损耗的差异都给出了定量化的估算方法，这对于我们在选择器件和设计PCB布局时，有着直接的指导意义。另外，书中关于电磁兼容性（EMC）设计的部分，简直是“干货”满满，从干扰源的识别、传播路径的阻断，到滤波器的设计、屏蔽的策略，都给出了非常系统和实用的建议。它强调了EMC设计不应是事后诸葛亮，而应贯穿于设计的全过程，这让我受益匪浅。

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我是一位在电力电子领域的研究生，一直苦于找不到一本既有深度又不失广度的参考书，直到我遇到了《电力电子技术手册》。这本书的宏大叙事和细节刻画完美结合，为我打开了通往更广阔知识领域的大门。我尤其对书中关于“智能电网”背景下的电力电子技术应用部分非常感兴趣。它不仅仅是简单地介绍了智能电网的概念，而是深入探讨了在智能电网中，电力电子技术如何扮演关键角色，例如柔性交流输电系统（FACTS）如何提高电网的稳定性和输电能力，分布式电源的接入和协调控制，以及如何利用电力电子技术实现电能的精细化管理和优化调度。书中对STATCOM、SVC等FACTS装置的控制策略进行了详细的阐述，并结合实际应用场景，分析了其在提高电网暂态稳定性、抑制电压波动等方面的作用。此外，它还对微电网的能量管理系统进行了深入的探讨，包括如何实现微网与主网的平滑切换，如何优化微网内部的发用电平衡，以及如何利用电力电子接口实现不同类型分布式电源的互联互通。这些内容让我对电力电子技术在未来能源系统中的重要作用有了更清晰的认识。

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这本书真的让我惊艳到了！作为一个在电力电子领域摸爬滚打了好几年的工程师，我总以为自己已经对这个领域了如指掌，但《电力电子技术手册》却像一把钥匙，为我打开了全新的视野。最让我印象深刻的是它对新能源发电系统集成方面的内容，详细阐述了光伏、风电等发电单元与电网并网时，在控制策略、功率补偿、谐波抑制等方面的复杂性，以及相应的解决方案。书中给出的几个典型应用案例，从原理到具体实现，再到实际运行中的挑战与应对，都分析得鞭辟入里，让我对如何设计和优化这些复杂系统有了更深刻的理解。尤其是在讨论微网的稳定性控制时，它不仅仅停留在理论层面，还深入到实际的数字仿真和硬件实现的细节，这对于我们这些需要将理论付诸实践的工程师来说，无疑是宝贵的财富。而且，它在解释一些前沿技术，比如宽禁带半导体器件（SiC、GaN）在电力电子变换器中的应用时，也做得非常出色，不仅介绍了其优越的性能，还指出了在驱动、散热、可靠性等方面的关键技术挑战，并提供了相应的参考设计思路。这本书的专业性和深度，绝对是业界罕见的。

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这本书的结构设计和内容编排，简直是为我这样的初学者量身定做的！虽然是技术手册，但它并没有一开始就抛出晦涩难懂的理论，而是循序渐进，从最基础的概念讲起，然后逐步深入到复杂的设计和应用。我特别欣赏它在讲解功率变换器基本原理时，使用了大量的图示和仿真波形，这让我这个之前对电路图有点“恐慌”的人，也能轻松理解各种电路的工作过程。它从最简单的Buck、Boost变换器开始，详细介绍了它们的电压转换原理、输出电压纹波的产生原因、以及如何通过调整占空比来控制输出。然后，它又自然地过渡到更复杂的Cuk、SEPIC等变换器，并清晰地解释了它们与基础变换器的区别和各自的优势。最让我感到惊喜的是，书中还专门辟出一章讲解了各种保护电路的设计，比如过流保护、过压保护、短路保护等，并且给出了具体的电路设计方案和元器件选型建议。这对于我们这些刚刚开始接触实际电路设计的人来说，简直是救命稻草，让我信心倍增，不再害怕搭建复杂的电力电子系统。

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不得不说，这本书在对功率器件的深入剖析方面，做得实在是太到位了！我之前看过的许多资料，顶多是介绍一下MOSFET、IGBT等器件的基本参数，但《电力电子技术手册》却将其“内在”都给扒了个底朝天。它不仅仅停留在静态特性上，更深入地探讨了器件的动态特性，比如开关损耗的详细构成、寄生参数的影响、甚至栅极驱动电路的设计对开关性能的微妙影响，都进行了详尽的讲解。书中关于SiC MOSFET在高温和高压下的性能表现，以及与传统Si器件的对比，分析得非常客观，同时还提供了很多设计上的实用建议，比如如何优化栅极驱动回路以减小开关损耗和避免振荡。尤其令我印象深刻的是，它详细阐述了不同封装技术对器件热阻和电感的影响，并给出了如何选择合适的封装来优化散热和减小寄生参数的指导。这对于我后续在设计高功率密度、高效率的变换器时，提供了非常宝贵的参考。而且，它对新型器件，如IGBT的电流猝灭现象、MOSFET的短路保护机制等，都进行了深入的探讨，这让我对这些关键器件有了更深层次的认识。

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