Electronic Devices on Discrete Components for Industrial and Power Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Gurevich, Vladimir

出品人:

页数:419

译者:

出版时间:

价格:1308.00元

装帧:

isbn号码:9781420069822

丛书系列:

图书标签:

• 电子器件
• 离散元件
• 工业工程
• 电力工程
• 电力电子
• 电路分析
• 模拟电路
• 功率电子
• 电子技术
• 工业控制

《半导体与集成电路应用设计基础》 本书简介 本专著深入探讨了现代电子系统设计中不可或缺的半导体器件基础理论、关键性能参数的精确测量方法，以及在特定应用场景下的优化设计策略。全书结构严谨，内容涵盖从基础物理机制到复杂系统集成的多个层次，旨在为工程技术人员、高等院校师生提供一份全面、实用的参考指南。 第一部分：基础器件物理与特性分析 本书首先从微观层面剖析了半导体材料的能带理论、载流子输运机制，为理解二极管和晶体管的工作原理奠定坚实的理论基础。 第一章：半导体基础理论 详细阐述了本征与掺杂半导体的导电特性，讨论了PN结的形成、势垒区特性、以及在不同温度和光照条件下的电学行为。重点分析了漂移电流和扩散电流对器件特性的综合影响。此外，还引入了少数载流子寿命的概念及其对高频响应的影响。 第二章：二极管的类型与应用 系统梳理了标准PN结二极管、肖特基势垒二极管（SBD）、稳压二极管（齐纳二极管）、以及快速恢复二极管（FRD）的结构特点和I-V曲线特性。针对SBD，深入分析了其低导通压降和快速开关速度的物理根源，并探讨了如何通过材料选择（如SiC和GaN）来突破传统硅基器件的性能瓶颈。在应用方面，详细介绍了二极管在整流、钳位保护电路以及开关电源中的设计考量，特别是针对高频脉冲电路中的反向恢复问题和热管理策略。 第三章：双极型晶体管（BJT）的工作原理与建模 本章聚焦于BJT的内部物理过程，从Ebers-Moll模型到Gummel-Poon模型，详细剖析了晶体管在不同工作区（截止、放大、饱和）的电流控制机制。讨论了$eta$（电流增益）的温度依赖性、直流偏置电路的设计准则，以及如何通过精确的偏置来保证放大电路的线性度和稳定性。此外，对高频性能参数如$f_T$和$f_{eta}$的测试方法与器件结构优化进行了深入探讨。 第四章：场效应晶体管（FET）的结构与操作 全面覆盖了结型场效应晶体管（JFET）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的工作原理。对于MOSFET，重点分析了阈值电压的确定、跨导的计算，以及在亚阈值区和饱和区的运行特性。本书特别引入了功率MOSFET（如VDMOS和SOI技术）的导通电阻$R_{DS(on)}$的优化方法，并探讨了栅极驱动电路对开关速度和开关损耗的影响。 第二部分：关键电路设计与信号处理 本部分将理论知识转化为实际应用，专注于如何利用基础器件构建稳定、高效的模拟和数字电路模块。 第五章：线性放大电路设计 本章是模拟电路设计的核心。从单级放大器开始，逐步引入多级放大器的设计，包括共源、共射、共集等基本组态的频率响应分析。深入探讨了反馈理论在放大器设计中的应用，如电压串联反馈和电流并联反馈，如何改善增益的稳定性、输入阻抗和输出阻抗。重点阐述了运算放大器（Op-Amp）的内部结构、失调电压的补偿技术，以及在轨到轨（Rail-to-Rail）输出级设计中的挑战与解决方案。 第六章：振荡器与波形发生电路 讨论了用于产生周期性信号的核心电路，包括正弦波振荡器（如文氏桥、哈特莱振荡器）和非正弦波振荡器（如弛张振荡器、锯齿波发生器）。分析了振荡器启动的稳定性条件（Barkhausen准则），以及如何通过AGC（自动增益控制）电路来稳定输出幅度。对于方波和三角波的生成，详细介绍了积分器和比较器的精确匹配与漂移补偿技术。 第七章：线性稳压电源与电流源 本书详细解析了串联型和并联型线性稳压器的拓扑结构，重点分析了调整管的选择、基准电压源（如齐纳或带隙基准源）的精度与温度系数。针对电流源部分，介绍了如何设计高输出阻抗的双极型和MOS电流镜，并讨论了其在精密仪器和偏置电路中的应用，包括电流源的共模抑制和负载变化下的电流精度保持。 第八章：数据转换器原理与误差分析 本章涵盖了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的结构。对于ADC，深入比较了逐次逼近型（SAR）、双积分型和Σ-Δ型转换器的优缺点、速度与精度的权衡。对于DAC，重点分析了电阻梯形和电流舵型的设计，以及关键的非线性误差，如积分非线性度（INL）和微分非线性度（DNL）的测量与校准方法。 第三部分：开关模式电路与保护技术 本部分聚焦于电源管理和系统可靠性，这是所有电子设备稳定运行的关键。 第九章：开关模式电源（SMPS）基础 本书深入解析了不隔离和隔离型SMPS的拓扑结构，包括降压（Buck）、升压（Boost）和降压-升压（Buck-Boost）变换器。详细推导了基于平均状态模型（Average State Model）的占空比计算公式，并讨论了电流模式控制与电压模式控制的优劣。特别强调了电感器和输出电容器的选择标准，必须兼顾纹波电流/电压和峰值电流的处理能力。 第十章：脉冲宽度调制（PWM）控制器与保护机制 详细介绍了现代PWM控制器的核心功能，包括环路补偿设计（Type I, II, III补偿器），以确保电源的瞬态响应和稳定性。针对系统可靠性，本章专门辟出章节讨论了过流保护（OCP）、过压保护（OVP）和欠压锁定（UVLO）电路的设计，以及如何利用快速响应的电流传感技术来有效限制故障电流。 第十一章：电磁兼容性（EMC）与热管理基础 本章将器件应用提升到系统层面。讨论了高频开关操作产生的噪声源，以及如何通过布局布线、接地策略（单点接地、多点接地）和屏蔽技术来抑制辐射和传导干扰。在热管理方面，分析了半导体器件的结温模型，重点讲解了散热片设计（热阻计算）、热界面材料的选择，以及如何通过器件的串联/并联连接来实现有效的热耗散和负载均衡。 附录：常用半导体器件数据手册解读与参数提取 提供了详细的指南，教导读者如何从制造商提供的规格书中准确提取关键参数（如$R_{th(j-c)}$、$V_{CE(sat)}$、$t_{rr}$），并将其转化为Spice模型或其他仿真软件中可用的精确参数集，以指导实际电路仿真与验证工作。 本书内容逻辑连贯，理论深度适中，覆盖了从器件物理到系统级电源管理和EMC的关键工程知识，是电子设计工程师进阶学习和实际项目开发的有力工具。

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