电子整机原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:李伟辉 编

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2002-8

价格:21.90元

装帧:

isbn号码:9787040108705

丛书系列:

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• 电子技术
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• 电子工程

《微电子器件物理基础》：深入探究半导体世界的微观奥秘 本书简介 《微电子器件物理基础》旨在为读者提供一个全面、深入且严谨的视角，用以理解现代微电子技术赖以生存的半导体材料和核心器件的物理机制。本书聚焦于从最基本的量子力学原理出发，逐步构建起对半导体本征特性、掺杂效应、载流子输运行为，以及关键电子器件（如MOSFET和BJT）工作原理的系统认知。本书的叙述风格注重物理图像的清晰构建与数学模型的精确推导相结合，避免了对已有技术应用层面的简单罗列，而是力求揭示“为什么”和“如何”这些基础物理定律决定了器件的性能边界。 全书内容结构经过精心设计，旨在引导读者构建坚实的理论基石，为后续深入研究先进半导体工艺、新型存储器技术或高性能集成电路设计打下不可或缺的理论基础。 --- 第一部分：半导体材料的量子力学基础 本部分从凝聚态物理的基石出发，阐述了导体、绝缘体和半导体在电子能带结构上的根本区别。 1. 晶体结构与能带理论的建立： 我们将详细探讨周期性晶格势场中电子波函数的薛定谔方程的解法，重点阐释布洛赫定理（Bloch Theorem）的物理意义及其对电子在晶体中运动的影响。布洛赫电子的有效质量概念将被引入，用以解释载流子在外部电场作用下表现出的“惯性”差异，这与自由电子模型有着本质的区别。通过对布里渊区（Brillouin Zone）的分析，解释了直接带隙（Direct Band Gap）与间接带隙（Indirect Band Gap）材料的差异及其对光电器件特性的决定性影响。 2. 费米能级与统计力学基础： 本书详尽讨论了费米-狄拉克分布函数在半导体系统中的应用。我们不仅会计算本征半导体中电子和空穴的浓度，更关键的是，将引入费米能级（Fermi Level）的概念，作为衡量材料热力学平衡状态的核心参数。对费米能级随温度和掺杂浓度变化的精确建模，是理解PN结内建电场形成的前提。特别地，本书将详细论述在非平衡态下，准费米能级（Quasi-Fermi Levels）如何描述光照或高注入电流状态下的载流子分布。 3. 掺杂与载流子浓度控制： 本章深入解析了N型和P型掺杂过程中的物理过程，包括杂质能级的电离机制、室温下的“冻结”效应（Freeze-out Effect）以及高浓度掺杂下的“退化”效应（Degeneracy）。通过精确解出电子和空穴浓度的质量作用定律（Mass-Action Law），展示了如何通过精确控制掺杂剂量来设定半导体材料的导电类型和载流子密度，这是所有半导体器件设计的第一步。 --- 第二部分：载流子输运与界面物理 在理解了材料的静态电学性质后，本部分将聚焦于载流子在电场、梯度和磁场作用下的动态行为，以及半导体异质结的界面效应。 4. 漂移、扩散与载流子输运方程： 本书区别于一般教科书，对载流子的两种基本输运机制——漂移（Drift）和扩散（Diffusion）——进行了细致的物理建模。漂移电流的推导严格基于欧姆定律的微观形式，引入了载流子迁移率（Mobility）的概念，并分析了高场强下的载流子饱和效应（Velocity Saturation）。扩散电流的建立则依赖于对粒子浓度梯度驱动力的分析，并最终推导出描述非平衡载流子运动的连续性方程（Continuity Equation）。 5. PN结的形成与直流特性分析： PN结是所有半导体器件的基石。本书着重于解析PN结的形成过程：平衡状态下，由于电子和空穴的相互扩散，在界面处建立起一个固定的内建电势（Built-in Potential, $V_{bi}$）。我们将通过对空间电荷区（Depletion Region）的严格积分，精确求解出电场强度和电势分布，并推导出理想PN结在外加正偏和反偏电压下的电流-电压（I-V）特性曲线，对短路电流、饱和电流和击穿电压的物理机制进行深入阐述。 6. 异质结的能带对齐与界面态： 针对先进器件中广泛使用的异质结构（如GaAs/AlGaAs），本章专门讨论了肖特基势垒的形成机制以及不同半导体材料间的能带对齐（Band Alignment）。通过对能带偏移的精确计算，解释了异质结在垂直输运和水平输运中的独特优势。此外，界面缺陷和陷阱态（Interface Traps）对器件性能（如界面复合和陷阱辅助隧穿）的影响也被纳入分析范畴。 --- 第三部分：核心器件的工作原理深度解析 本部分将前两部分的物理知识应用于对两种最核心的晶体管——双极性晶体管（BJT）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）——的详细物理剖析。 7. 双极性结型晶体管（BJT）的电流增益机制： 本书不满足于传统的Ebers-Moll模型描述，而是从物理基础出发，解析BJT的共射极电流是如何由基区（Base Region）的载流子扩散和复合过程决定的。重点分析了基区宽度对电流增益（$eta$）的敏感性，以及“早期效应”（Early Effect）的物理成因。对于高频性能，我们将探讨存储时间效应和过渡频率（$f_T$）的物理限制。 8. MOSFET的导电模式与亚阈值特性： MOSFET是现代CMOS技术的核心。我们将从理想MOS电容的C-V曲线出发，详细推导其“耗尽”态、“平带”态和“反型”态的物理条件。对于“强反型”状态下的线性区和饱和区导电机制，本书将严格推导出源漏电流的数学表达式，并讨论沟道长度调制效应。 9. 亚阈值区域与器件的关断特性： 深入分析MOSFET在次临界（Subthreshold）区域的线性输运机制，阐明其对数I-V曲线的斜率（Subthreshold Swing, SS）如何受到载流子热激发和界面态密度的制约。SS值的物理极限（60 mV/decade @ 300K）是器件功耗控制的关键，本书将详细论证其理论来源。 10. 载流子输运的量子限制与前沿物理展望： 在篇幅的最后，本书将触及现代器件小型化所面临的物理挑战。我们将讨论当特征尺寸进入纳米尺度时，载流子输运不再是经典扩散模型所能完全描述的现象，例如：载流子的隧穿效应（Tunneling Current，如栅极氧化层隧穿和信道直接隧穿），以及如何通过概念引入“迁移率-电场”的非线性关系来更精确地模拟先进工艺节点的器件行为。 --- 本书特色： 本书的编写严格遵循物理推导的逻辑链条，专注于“为什么半导体器件是这样工作的”，而非“如何应用现有器件模型”。读者在阅读完本书后，将具备独立分析和理解新型半导体材料和器件物理特性的理论能力。本书适合于物理学、电子科学与技术、微电子学等专业的高年级本科生、研究生以及致力于半导体器件设计与研发的工程师作为核心参考资料。

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对于一个在电子工程领域摸爬滚打了好几年的工程师来说，我原本以为市面上关于“整机原理”的书籍都是千篇一律的，无非是把教科书上的内容换个包装。然而，《电子整机原理》这本书的深度和广度，却着实让我眼前一亮。它的内容结构非常严谨，从系统层面的架构设计，到具体模块的功能实现，再到信号处理的细节考量，都展现出一种高度的专业性和前瞻性。我特别关注它在高级主题上的处理方式，例如在涉及复杂的反馈控制系统和非线性电路分析时，作者并没有满足于表面的描述，而是深入到数学模型和仿真验证的层面，这对于我们解决实际工程中的疑难杂症非常有指导意义。书中的图表绘制精良，逻辑性极强，很多我之前在其他地方难以理解的波形特性和瞬态响应，通过这本书的清晰图解得到了完美的解释。读完后，感觉自己的设计思路被极大地拓宽了，不再局限于单一的技术路线，而是能够从更宏观、更优化的角度去审视整机设计。这本书无疑是一本值得在案头常备的工具书，尤其适合有一定基础，希望向更高层次迈进的技术人员。

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这本《电子整机原理》的书籍，从我一个初学者的角度来看，简直是打开了新世界的大门。我一直觉得电子产品是个神秘的存在，里面各种元器件密密麻麻地排列着，看不懂也摸不着头脑。然而，这本书的编写风格非常亲和，它没有上来就堆砌晦涩难懂的专业术语，而是像一位耐心十足的老师，一步步地引导你进入电子世界的殿堂。尤其在讲解一些基础概念时，作者会用非常形象的比喻，比如将电流比作水流，电压比作水压，让我这个非科班出身的人也能迅速抓住要领。书中对各种基本电路的剖析细致入微，从电阻、电容、电感这些最基础的元件，到晶体管、运算放大器等核心器件的功能和工作原理，都阐述得非常透彻。我特别喜欢它在案例分析部分，能将理论知识与实际应用紧密结合，让我明白书本上的知识在现实生活中是如何发挥作用的。比如，解析收音机或简单功放电路时，那种从原理到实现的清晰逻辑链条，让我有一种“原来如此”的顿悟感。这本书不仅是知识的传递，更是一种思维方式的培养，它教会我如何去观察、分析和理解复杂的电子系统。

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我是一个对老式电子设备怀有特殊情感的爱好者，一直想自己动手修复一些经典的收音机或者早期的家用电器。我买过不少相关的维修手册，但大多内容都是基于特定型号的流程图，缺乏对底层原理的系统性梳理。《电子整机原理》这本书恰恰弥补了这一空白。它以一种溯源的方式，从最基本的电子学原理出发，构建起一个完整的知识体系，这使得我可以灵活地将理论应用于任何一个我感兴趣的具体设备上。书中对模拟电路与数字电路的交汇点的处理尤其精彩，清晰地界定了两者在整机中的职责边界和接口规范。比如，它对模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）在不同应用场景下的选型标准和误差分析，写得非常精辟，这在老旧设备升级改造中是至关重要的信息。这本书的语言风格朴实而严谨，没有花哨的辞藻，却处处体现出对电子科学的尊重和深刻理解。对我这个业余爱好者来说，它提供了一个坚实的理论基石，让我的“折腾”不再是盲目的试错，而是基于科学的探索。

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在众多探讨电子系统设计的书籍中，《电子整机原理》以其极强的逻辑自洽性和极低的阅读门槛脱颖而出。我发现这本书的优势在于其对“简化”与“抽象”的完美平衡。它能在复杂的电路结构中，提炼出最核心的功能模块，并用清晰的模块化思想进行阐述，这对于刚接触系统设计的人来说，是一个极佳的入门向导。书中对信号流向的动态描述，比如数据的采集、处理、存储和输出的完整路径，设计得非常直观，很多流程图比软件流程图还要容易理解。更值得称赞的是，作者似乎深知读者的学习曲线，在每一章节的末尾都设置了适度的总结和思考题，这些引导性的内容有效地帮助读者巩固和内化了新学到的知识点，而不是读完即忘。这本书的装帧和排版也十分考究，字体大小适中，公式和图示的间距处理得当，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。总而言之，这是一本既有深度，又不失温度的优秀教材，它真正做到了将高深的原理，以最易于接受的方式传递给广大电子爱好者和初级工程师。

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坦白说，我买这本书的初衷只是为了应付一个即将到来的项目评审，没想到它却成了我近期最常翻阅的读物之一。这本书最吸引我的地方在于它对“整机”这个概念的独特理解。它不仅仅是把各个独立模块的功能简单相加，而是着重阐述了这些模块之间是如何协同工作、彼此制约，共同构成一个稳定、高效的运行整体的。我特别欣赏作者在描述系统集成性时所展现出的那种艺术感。比如，在讨论电源管理和EMC兼容性时，作者没有把它当作一个孤立的技术点来写，而是将其融入到整体系统布局和信号完整性的考量之中，这才是真正反映了现代电子设计的复杂性和挑战性。书中对故障诊断和可维护性的讨论也相当到位，提供了许多实用的排查思路和工具介绍，这在快速迭代的产品开发周期中显得尤为宝贵。整体而言，这本书的阅读体验是流畅而富有启发性的，它让我对“原理”的理解从静态的知识点，上升到了动态的系统工程思维。

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