Computational Electronics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:Dragica Vasileska

出品人:

页数:782

译者:

出版时间:2010-06-01

价格:USD 119.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781420064834

丛书系列:

图书标签:

• 半导体器件
• 电子器件
• 计算电子学
• 材料科学
• 物理学
• 纳米电子学
• 器件物理
• 模拟仿真
• 固态电子学
• 电子工程

好的，这是一本名为《电磁场与等离子体动力学》的图书简介，其内容完全独立于《Computational Electronics》，并且尽可能详细、专业地描述其核心内容。 图书名称：《电磁场与等离子体动力学：理论基础与先进应用》 简介 《电磁场与等离子体动力学：理论基础与先进应用》 是一部面向高年级本科生、研究生以及科研人员的专业著作，旨在系统、深入地阐述经典电磁场理论在宏观和微观尺度下的拓展，特别是其在复杂介质，尤其是等离子体环境中的应用与挑战。本书的结构紧凑而逻辑严谨，从麦克斯韦方程组的完备性出发，逐步过渡到处理高速、高频、非线性以及非均匀介质中的电磁波传播与散射问题，并将这些理论工具成功应用于受控核聚变、空间物理、微纳电子器件中的等离子体处理等前沿领域。 本书的独特性在于其对理论物理基础的扎实构建与对工程实际问题的紧密结合。它不仅是理解电磁现象的理论基石，更是掌握现代等离子体科学和工程应用的关键桥梁。 第一部分：经典电磁场的再审视与高级建模 本部分从修正的麦克斯韦方程组开始，为后续处理磁流体力学（MHD）和电动力学问题奠定基础。我们首先回顾了非均匀、各向异性乃至时变介质中的场方程，重点讨论了本构关系（如张量介电常数和磁导率）的物理意义及其在复杂结构中的应用。 核心内容包括： 1. 广义本构关系与本征模式分析： 深入探讨了在各向异性结构（如晶体、磁化等离子体）中，电磁场如何与其载流介质相互作用。分析了波在这些介质中传播时的圆偏振特性、法向色散与布里渊效应。引入了本征模（Eigenmodes）的概念，用于描述波在复杂结构中自持传播的模式，这对于设计高Q值谐振腔和波导至关重要。 2. 散射理论与逆散射： 详细介绍了基于格林函数和边界积分方程（BIE）的电磁波散射问题求解方法。重点分析了瑞利散射、米氏散射的物理机制，并探讨了高频下的几何光学（GO）和物理光学（PO）近似。在逆散射方面，本书介绍了如何利用接收到的场信息反演出未知目标的几何形状和材料属性，这在无损检测和遥感领域具有重要价值。 3. 时域求解技术： 虽然本书侧重解析方法，但针对瞬态和宽带问题，我们引入了时域有限差分法（FDTD）的理论框架，尤其关注其在处理边界条件（如完美匹配层PML）的精确性和稳定性。 第二部分：等离子体动力学基础：从流体到玻尔兹曼方程 本部分是全书的核心，它将电磁场理论无缝衔接到等离子体物理领域。等离子体作为物质的第四态，其复杂性源于带电粒子间的强相互作用以及宏观动力学与微观统计特性的耦合。 核心内容包括： 1. 一、二、三流体模型： 系统地导出了描述不同密度和温度下等离子体的流体方程组。从最简化的双流体模型（电子与离子流体）到考虑中性粒子的三流体模型，详细阐述了如何通过封闭关系（如状态方程）将宏观守恒律（质量、动量、能量）与电磁场方程耦合。重点分析了电磁波在冷等离子体和温和等离子体中的色散关系，包括等离子体振荡、电离层传播延迟等经典现象。 2. 磁流体力学（MHD）的非线性： 深入研究了在强磁场下等离子体的宏观行为。推导了理想MHD方程组，并分析了磁场拓扑结构对等离子体稳定性的影响，如磁流体力学不稳定性（如Kink Mode, Interchange Mode）。讨论了非理想MHD效应，包括电阻率、霍尔效应，这对于理解磁约束聚变中的电流驱动不稳定性至关重要。 3. 玻尔兹曼方程与输运理论： 针对需要描述粒子分布函数（PDF）的微观问题，本书引入了Vlasov方程和（考虑碰撞的）玻尔兹曼方程。推导了如何从玻尔兹曼方程出发，通过矩展开（如Chapman-Enskog方法）退导出宏观的传输方程（如热导率、粘滞系数）。这为理解非平衡等离子体中的粒子加速机制和辐射输运提供了理论基础。 第三部分：等离子体中的波传播与辐射机制 本部分专注于利用前述的电磁场与动力学理论来分析等离子体中的复杂波现象，这是理解等离子体诊断和等离子体源设计的基础。 核心内容包括： 1. 电磁波在磁化等离子体中的传播： 详细分析了在背景磁场作用下，电磁波的冷等离子体色散关系的精细结构，包括常波（Ordinary Mode）和非常波（Extraordinary Mode）。讨论了波的截止频率和共振层（如电子回旋共振ECR），这些是等离子体加热和诊断的关键物理现象。 2. 等离子体中的静电波与集体效应： 阐述了朗缪尔波、离子声波等静电波的产生机理及其色散关系。引入了静电屏蔽和德拜长度的概念，解释了等离子体作为整体如何抵消内部或外部的电场扰动。 3. 辐射机制与诊断： 探讨了等离子体中主要的辐射过程，包括热辐射（Bremsstrahlung）、束缚-自由辐射（Free-Bound）和束缚-束缚辐射（Line Emission）。重点分析了非热电子对辐射光谱的影响，并介绍了如何通过分析这些光谱特征来反推等离子体的电子温度、密度和组分。 4. 波与粒子的相互作用： 这是理解等离子体加热和粒子加速的核心。详细讨论了Landau阻尼和等离子体波线性吸收的理论，以及非线性波包传播（如斯通克斯波）在驱动等离子体扩散和湍流中的作用。 第四部分：先进应用与工程挑战 本书最后一部分将理论模型应用于现代科学与工程领域，展示了电磁场与等离子体动力学理论的强大解释力。 应用案例聚焦于： 1. 空间等离子体与磁层物理： 分析了太阳风的注入、磁层亚暴的触发机制，以及电离层中的射频干扰传播问题。讨论了如何用MHD模型模拟行星际激波的形成和演化。 2. 低压及大气压等离子体工程： 探讨了用于半导体刻蚀和薄膜沉积的反应性等离子体源。分析了等离子体鞘层（Sheath）的形成及其对离子轰击能量的控制，这直接决定了刻蚀的选择性和损伤程度。 3. 高功率微波（HPM）技术： 简要介绍了磁控管、速调管等真空电子器件中，电子束与强电磁场相互作用的动力学原理，并讨论了等离子体如何影响这些器件的效率和可靠性。 总结 《电磁场与等离子体动力学：理论基础与先进应用》致力于提供一个全面的理论框架，使读者能够从第一性原理出发，解决从基础电磁散射到复杂空间等离子体行为的各类问题。本书强调分析方法的严谨性，为读者提供了深入理解物质在电磁场中行为的必备工具箱。

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我一直试图寻找一本能够清晰解释现代CMOS器件中短沟道效应（SCE）的计算建模方法的书籍，而这本《计算电子学》可以说达到了我的期望，但又带来了一些意想不到的收获。它详尽地剖析了如何将载流子速度饱和、载流子陷阱效应等非理想因素纳入到漂移-扩散方程中，并通过有限差分法求解泊松-扩散方程组。最精彩的部分在于对“非局部效应”的建模讨论，这在传统教科书中常常被一笔带过。作者展示了如何利用更精细的数值方法（例如，自适应网格加密技术）来捕捉这些微小但关键的物理细节。然而，书中对于集成电路（IC）层面的仿真，例如如何将器件模型集成到SPICE仿真器中进行电路级验证的部分，略显不足。它更偏向于单个晶体管物理的深入探索，而不是整个芯片系统的计算实现。对于纯粹的器件物理学家来说，这本书是圣经；但对于关注系统性能的电路工程师来说，可能需要再搭配一本关于电路仿真算法的书籍。

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翻阅此书，我感觉作者拥有跨越理论物理和应用工程学的罕见视角。他没有回避半导体物理中那些最棘手的非线性问题——例如载流子密度在强反型区和弱反型区的突变行为——而是提供了一套完整的、可操作的数值迭代方案来稳定求解这些问题。书中对迭代方法的选择非常具有实践指导意义，例如，它详细比较了牛顿法、皮卡迭代法以及更高级的预条件共轭梯度法（PCG）在求解大规模矩阵方程时的效率和稳定性。特别值得称赞的是，作者在讨论热效应时，不仅考虑了焦耳热，还深入探讨了由于载流子能量分布函数（EDF）变化导致的电势分布畸变，这在高速器件的精确建模中至关重要。这本书无疑是一部深度极高的学术专著，它要求读者不仅要理解电子学，还要精通数值分析和大规模科学计算的原理。读完之后，我对如何构建一个可信赖的半导体器件仿真环境，有了脱胎换骨的认识。

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读完这本聚焦于计算电子学的著作，我最大的感受是其内容的广度令人印象深刻，但同时也带来了一丝挑战——它要求读者具备相当的数学基础和编程经验。书中对量子力学在半导体中的应用着墨甚多，特别是在处理量子点和低维结构时，对薛定谔方程的求解及其在现代晶体管模型中的嵌入，进行了详尽的阐述。不过，对于初次接触计算物理的读者而言，某些章节可能会显得过于密集和抽象。例如，关于介观输运理论的介绍，虽然在理论上非常完备，涵盖了Landauer公式的推导及其在纳米器件中的应用，但缺乏足够多的简化案例来帮助读者建立直观感。它更像是一本面向高级研究人员的参考手册，而非本科生的入门读物。如果能增加一些关于如何使用MATLAB或Python实现小型仿真脚本的章节，或许能更好地连接理论与工程实践的桥梁。总的来说，它的学术价值毋庸置疑，但其可及性需要读者付出额外的努力。

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这本书的结构安排体现出一种深思熟虑的逻辑流。它没有急于进入复杂的器件模型，而是先花了大量的篇幅来奠定“计算”的基础，包括数值积分的精度控制、收敛性的判断标准，以及如何处理网格划分带来的误差。这种强调“计算严谨性”的做法，在我看来是极其宝贵的。作者深知，一个再好的物理模型，如果数值实现不当，结果也毫无意义。书中对有限体积法（FVM）在处理复杂边界条件时的优势进行了细致的对比分析，这一点在模拟异质结器件时尤为关键。此外，它还巧妙地融入了关于半经验模型（如Ebers-Moll或Gummel-Poon模型）的局限性分析，并以此为契机，引出了基于第一性原理计算的必要性。这种循序渐进，从宏观到微观，从经典到量子的叙事方式，使得复杂的电子学现象得以在统一的计算框架下得到系统性的考察。

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这本关于计算电子学的书，简直是为那些想深入理解半导体器件物理和集成电路设计的人量身定制的工具箱。作者的叙述方式非常扎实，没有那种为了显得高深而故作晦涩的倾向，相反，他将复杂的概念拆解得井井有条。比如，书中对载流子输运机制的讨论，从基本的玻尔兹曼方程出发，逐步过渡到更现代的基于密度泛函理论（DFT）的模拟方法，每一步都配有清晰的数学推导和直观的物理图像。我尤其欣赏它在数值方法上的投入，详细阐述了有限元法（FEM）和有限差分法（FDM）在求解泊松方程和连续性方程时的具体实现细节。对于那些渴望从“黑箱”模拟走向“白箱”理解的工程师和研究生来说，这本书提供了无价的蓝图。它不是那种只停留在表面公式堆砌的教科书，而是真正带领读者进入器件级仿真内核的实践指南，确保读者不仅知道“怎么做”，更明白“为什么这样做”。阅读过程中，我感觉自己像是在一位经验丰富的半导体物理学家身边进行实地考察，每一步的决策都有着深厚的理论依据作为支撑。

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ASU和Purdue的几个作者，联合声讨NEMO和雷神。。。//我是来打酱油的路过，，，，

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