具体描述
本书是一本模拟电子技术的启蒙教材，书中比较全面地介绍了模拟电路最基本的理论知识。内容包括晶体二极管和三极管、放大器的基本概念、基本放大器与放大器的静态工作点、放大器工作点的稳定、放大器的三种基本组态、负反馈放大器、直流放大器、集成运算放大器、集成运算放大器、选频（调谐）放大器、正弦波振荡器、直流稳压电源、低频功率放大器、调制与解调和场效应管等知识。另外，本书中设置的“教师演示”和“边学边议”环节，可形成教学互动的氛围。全书图文并茂，特别是最后习题集部分，采用了实物图的方式，这一全新的设计相信会激发学生学习电子技术的兴趣。
本书起点低，通俗易懂，符合初学者的认知规律，适合作为中等职业学校及技工学校电类相关专业的基础课教材，同时也适合作为电子技术从业人员的岗前培训和自学用书。
《深入理解半导体物理与器件：从原子到系统》 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的半导体物理学基础知识体系，并在此基础上，详细剖析现代电子器件的工作原理、设计考量及其在集成电路中的应用。本书的编写遵循“扎根基础、贯通应用”的原则，力求在理论的严谨性与工程实践的直观性之间取得完美的平衡。 第一部分：半导体物理学基础 第一章：晶体结构与能带理论 本章首先从微观角度审视半导体材料的本质。我们将详细探讨理想晶体结构、晶格缺陷（点缺陷、线缺陷和面缺陷）对材料电学性能的影响。随后，本书的核心理论——能带理论被系统性地引入。我们将深入分析布洛赫定理，推导有效质量的概念，并阐述导体、绝缘体和半导体在能带结构上的根本区别。重点内容包括价带、导带、禁带宽度（Eg）的物理意义，以及费米能级在热平衡状态下的确定。对于重要的半导体材料，如硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs），其能带结构特性将被对比分析。 第二章：载流子输运现象 理解载流子的运动是分析半导体器件的基础。本章从统计力学角度出发，引入了本征半导体和掺杂半导体的载流子浓度分布，精确计算电子和空穴的密度。随后，对载流子的两种基本输运机制——漂移（Drift）和扩散（Diffusion）进行深入讨论。漂移运动基于外加电场，相关参数如迁移率（Mobility）的温度和掺杂依赖性被详细推导和分析。扩散运动则由载流子浓度梯度引起，并用菲克定律进行描述。最后，我们将介绍光电导效应、爱因斯坦关系式，以及电导率的微观模型，为后续的器件分析打下坚实的物理基础。 第三章：半导体中的相互作用 本章聚焦于半导体内部的物理过程，这些过程直接决定了器件的性能极限。我们将详细分析载流子的复合机制，包括辐射复合、俄歇复合（Auger Recombination）和陷阱辅助复合（Shockley-Read-Hall, SRH），并探讨它们在不同掺杂浓度和光照条件下的主导地位。此外，对载流子在电场和温度梯度下的热效应进行建模，包括热电子效应和热激发，这是理解高功率器件可靠性的关键。本章还涵盖了半导体与外界相互作用的现象，如杂质能级（施主和受主能级）的引入、电离过程及其对费米能级的移动效应。 第二部分：核心半导体器件原理 第四章：PN结——电子器件的基石 PN结是所有现代半导体器件的构建单元。本章从物理机制上构建PN结模型，详细分析其内建电场、耗尽区宽度和势垒高度的形成过程。我们将推导不同偏置状态（零偏、正偏、反偏）下结电容和电流-电压（I-V）特性的数学模型。尤其深入探讨了反偏结中的雪崩击穿（Avalanche Breakdown）和齐纳击穿（Zener Breakdown）的物理机理及其对器件耐压能力的决定性影响。此外，还引入了阶跃结和突变结的概念，分析它们对过渡区物理特性的影响。 第五章：双极型晶体管（BJT） 本章专注于BJT的工作原理、结构设计与性能分析。首先介绍BJT的结构（NPN和PNP）以及载流子在基区（Base Region）的注入、扩散和收集过程。我们将详细推导Ebers-Moll模型和更精确的混合π模型，用于描述晶体管的直流和低频交流特性。本章的核心内容包括共射极、共基极和共集电极三种工作组态的增益分析，并探讨了高频特性，如过渡频率（$f_T$）和最大振荡频率（$f_{max}$）的限制因素。载流子寿命、基区宽度调制（米勒效应的根源）等高级主题也将被引入。 第六章：金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET） MOSFET是现代数字电路的核心。本章系统地阐述了MOS结构（金属-氧化物-半导体）的物理特性，包括界面电荷、费米能级移动和其在不同工作区（理想、弱反型、强反型）下的电容-电压（C-V）特性。随后，本书详细推导了MOSFET的I-V特性，特别是其在亚阈值区、线性区和饱和区的基本方程。我们对短沟道效应（Short Channel Effects, SCEs）进行深入分析，如沟道长度调制（CLM）、阈值电压随沟道长度的下降等，并讨论了高k/金属栅极技术对这些问题的缓解作用。 第三部分：器件的高级专题与集成 第七章：光电子器件：光子的桥梁 本章聚焦于光与半导体的相互作用。我们将详细分析光生载流子的产生机制、寿命和复合过程。重点研究发光二极管（LED）和激光二极管（LD）的原理，包括辐射复合效率、注入效率和腔体光学特性对器件发光效率的影响。对于光电探测器，如光电二极管（PIN和雪崩光电二极管APD），本书深入解析了其响应度、量子效率和噪声特性。在材料选择上，本书对比了基于III-V族化合物半导体和硅基光电探测器的优劣势。 第八章：功率器件与宽禁带半导体 本章探讨了用于高功率、高温和高频应用的特殊器件。我们将分析肖特基势垒二极管（SBD）的低导通损耗特性，并与PN结二极管进行性能对比。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为功率电子的核心器件，其结构、导通机理和优缺点将被详细剖析。此外，本书将专门开辟章节探讨第三代半导体材料——碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的独特物理优势（如更大的禁带宽度和更高的电子饱和迁移率），及其在功率MOSFET和HEMT（高电子迁移率晶体管）中的应用与挑战。 第九章：集成电路制造导论 为了将理论器件转化为实际应用，本章简要概述了半导体集成电路（IC）制造的关键工艺流程。内容涵盖从硅片生长、光刻（包括深紫外和极紫外技术）、薄膜沉积（PVD, CVD）、掺杂（离子注入）、刻蚀（干法与湿法）到互连技术（金属化和应力控制层）的整个链条。本书特别强调了工艺对器件参数（如阈值电压、迁移率、漏电）的敏感性及其对良率的影响。 总结 本书内容覆盖了从半导体晶格振动到现代集成电路制造的完整知识图谱。它不仅是电子工程、微电子学专业学生的权威教材，也是从事半导体器件研发、工艺工程师进行深度技术钻研的必备参考手册。通过严谨的物理推导和丰富的工程案例，读者将能够真正“模拟”并“技术性地”理解现代电子系统的核心驱动力。
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