金属陶瓷薄膜及其在光电子技术中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版

作者:孙大明

出品人:

页数:383

译者:

出版时间:2004-1

价格:56.00元

装帧:

isbn号码:9787030132307

丛书系列:

图书标签:

• 金属陶瓷薄膜
• 光电子技术
• 薄膜材料
• 材料科学
• 光学材料
• 电子材料
• 功能材料
• 制备技术
• 应用研究
• 纳米材料

《固态电子器件导论》 本书深入探讨了现代电子学赖以生存的固态电子器件的基本原理、材料科学以及制造工艺。我们将从半导体的基础理论出发，解析其独特的电学特性，并在此基础上逐一介绍各种关键的固态电子器件。 第一部分：半导体基础 晶体结构与能带理论： 详细介绍硅、锗等典型半导体的晶体结构，包括原子排列、晶格常数等。深入讲解能带理论，阐述价带、导带、禁带以及费米能级等概念，并解释它们如何决定了半导体的导电性能。我们将区分本征半导体和杂质半导体，并详细分析N型和P型半导体的掺杂机理及其电学特性。 载流子输运： 探讨电场作用下电子和空穴的漂移运动，以及温度、杂质对载流子浓度的影响。引入载流子扩散的概念，并分析浓度梯度如何引起载流子扩散电流。讲解迁移率和扩散系数等关键参数，并介绍它们在不同材料和温度下的变化规律。 PN结理论： 详尽分析PN结的形成过程，包括载流子扩散、内建电场以及耗尽区的形成。深入讲解PN结在外加正向偏压和反向偏压下的伏安特性曲线，解释其整流作用的物理机制。我们将讨论PN结的电容效应，包括扩散电容和结电容，以及它们对器件在高频性能的影响。 第二部分：关键固态电子器件 二极管： PN结二极管： 基于PN结理论，详细介绍普通PN结二极管的结构、工作原理、伏安特性以及在整流、开关等方面的应用。 稳压二极管（齐纳二极管）： 阐述稳压二极管的特殊设计使其在反向击穿时能维持恒定的电压，并介绍其稳压工作原理、击穿机制（齐纳效应与雪崩效应）以及在稳压电路中的实际应用。 肖特基二极管： 介绍金属-半导体接触形成的肖特基二极管，强调其低正向压降、快速开关速度等优点，并分析其在高速开关电路和检波器中的应用。 发光二极管（LED）： 讲解LED的发光原理，即载流子在PN结复合时通过辐射跃迁释放能量形成光。介绍不同LED的材料体系（如GaAs、GaN等）及其对应的发光颜色，并探讨LED在照明、显示以及光通信中的应用。 光电二极管（PD）： 阐述光电二极管的光电转换原理，即光照引起PN结中载流子产生并被内建电场分离形成光电流。介绍光电二极管的光电导模式和盖革模式，并分析其在光探测、光通信接收端以及图像传感器中的应用。 晶体管： 双极结型晶体管（BJT）： 详细解析NPN型和PNP型BJT的结构、工作原理，包括载流子注入、传输和收集过程。深入讲解BJT的放大作用，阐述输入特性曲线、输出特性曲线以及跨导、电流增益等关键参数。介绍BJT的各种工作区域（截止区、放大区、饱和区）及其应用，并讨论其在放大电路、开关电路中的设计。 场效应晶体管（FET）： 结型场效应晶体管（JFET）： 介绍JFET的结构，包括沟道和栅极，以及栅极电压如何通过改变耗尽层宽度来控制沟道中的载流子导电。分析JFET的跨导特性和输出特性。 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）： 这是本书重点讲解的部分。我们将详细介绍MOSFET的结构，包括衬底、栅极、氧化层和沟道。深入分析MOSFET的工作原理，包括阈值电压、亚阈值区以及饱和区和线性区。重点讲解NMOS和PMOS的构造和工作特性，以及CMOS（互补金属氧化物半导体）技术，强调CMOS电路的低功耗和高集成度优势。介绍MOSFET在数字集成电路（如微处理器、存储器）和模拟集成电路中的广泛应用。 集成电路（IC）基础： 集成电路的制造工艺简介： 简要介绍芯片制造的基本流程，包括硅片制备、外延生长、光刻、刻蚀、掺杂、金属化等关键步骤，让读者对IC的复杂生产过程有一个宏观认识。 基本逻辑门电路： 基于MOSFET，介绍AND、OR、NOT、NAND、NOR等基本逻辑门电路的设计与工作原理，为理解数字电路打下基础。 集成电路的分类： 简述模拟集成电路和数字集成电路的区别与联系，以及它们在不同领域的应用。 第三部分：先进器件与应用展望 功率半导体器件： 介绍IGBT（绝缘栅双极晶体管）、MOSFET等用于大功率应用的器件，讨论它们的电压、电流承受能力以及开关特性，并提及在电力电子领域的应用。 微机电系统（MEMS）： 简要介绍MEMS的概念，即将微小的机械结构与电子电路集成在一起，展示微传感器、微执行器等在汽车、医疗和消费电子中的潜力。 光电子器件概览： （此处仅为引导，不深入展开具体金属陶瓷薄膜内容）简要提及光电子技术中其他关键器件，如光电耦合器、激光二极管等，为后续更专业领域的研究提供背景。 本书旨在为读者建立扎实的固态电子器件知识体系，理解各种器件的物理原理、设计制造及其在现代电子技术中的核心作用。通过对这些基础理论的学习，读者将能更好地理解和应用日益复杂的电子设备和系统。

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坦率地说，我原本以为这本关于“金属陶瓷薄膜”的书籍会是一本充斥着晦涩难懂的专业术语和堆砌的数据表格的枯燥读物。然而，实际阅读体验完全超出了我的预期。这本书的叙事方式充满了动态感，仿佛作者正站在一间设备齐全的实验室里，手持最新的高精度仪器，向你现场讲解每一个关键步骤和观测到的现象。例如，在讨论薄膜沉积技术时，书中引入了许多“现场记录”式的片段，描述了真空度波动、离子束角度微调时对最终成膜质量产生的微妙影响。这种“沉浸式”的写作手法，使得原本冰冷的材料参数鲜活了起来，让人能更深刻地体会到科研工作中的精妙与不易。我尤其赞赏作者对于“跨学科融合”的探讨，书中并不局限于材料本身，而是巧妙地穿插了对相关光学、电子学特性的分析，这种全局观的构建，对于理解材料在实际应用中如何发挥作用至关重要。阅读这本书的过程，更像是在听一位经验丰富、激情不减的老教授在做一次精彩的学术报告，充满了洞察力和启发性。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调搭配上烫金的书名，在书架上散发着一种低调而又厚重的科技感。我最欣赏的是它在内容组织上的清晰脉络，虽然主题听起来很专业，但作者似乎非常擅长将复杂的概念层层剥开，用一种近乎散文诗般的笔触来引导读者进入材料科学的殿堂。特别是前几章对基础理论的梳理，简直是教科书级别的典范，每一个公式的推导都详略得当，让人在理解原理的同时，也能感受到作者深厚的学术功底。书中配有大量高分辨率的示意图和实验照片，这些视觉材料极大地弥补了纯文字的抽象性，让那些微观结构和制备过程仿佛触手可及。我特别喜欢其中一处对早期实验失败案例的探讨，作者没有回避技术上的弯路，反而将这些“弯路”视为宝贵的经验财富，这不仅增加了阅读的趣味性，更培养了读者一种实事求是的科学精神。总而言之，这本书不仅是一本技术手册，更像是一次由浅入深、引人入胜的学术旅程的邀请函，非常适合那些对前沿材料技术抱有浓厚兴趣的初学者和希望系统回顾基础知识的专业人士。

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这本书的结构安排体现了一种罕见的平衡感——理论的深度与实践的可操作性被拿捏得恰到好处。对于需要进行实际研发工作的工程师而言，书中提供的那些关于优化薄膜厚度、控制晶粒尺寸的参数范围和建议，简直是“黄金法则”。我注意到，作者在每一个关键的应用章节结尾，都会设置一个“挑战与展望”的小节，这极大地激发了我的思考。比如，在介绍如何提高薄膜的耐磨性时，书中不仅列举了现有的几种主流复合策略，还抛出了一个开放性的问题：如何利用人工智能辅助筛选出更优的元素配比组合？这种前瞻性的视角，让读者感觉自己不是在学习“已有的知识”，而是在参与到“未来的创新”之中。再者，书中对于不同测量方法的对比分析也非常到位，它没有简单地介绍A方法比B方法好，而是详细阐述了在何种特定条件下（例如，需要高时间分辨时），A方法的优势和局限性，这对于进行严谨的实验设计是极其宝贵的指导。这本书的价值，就在于它能将知识转化为可以直接指导行动的智慧。

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我是一个对科学史充满好奇的读者，而这本书在阐述技术发展历程时，展现出了令人惊喜的细腻。它没有采用那种平铺直叙的时间线叙事，而是通过聚焦几个标志性的“突破性发现”作为节点，串联起整个领域的发展脉络。比如，在论述某一类特定金属陶瓷薄膜的制备工艺的飞跃时，作者花了相当的篇幅去考证是哪一国际会议上的一次偶然展示，或者哪一篇被同行一度忽视的早期论文，最终促成了理论的重大转变。这种对“人”和“历史语境”的关注，极大地丰富了本书的内涵，让冰冷的科学进步拥有了温度和故事性。它提醒我们，每一个伟大的技术背后，都凝结着无数科研工作者的心血、争论与坚持。阅读过程中，我时常被这种“历史的厚重感”所吸引，仿佛能透过书页看到那些在简陋条件下，为了精确测量而彻夜不眠的先驱者们的身影。这种对科学人文精神的挖掘，使得本书超越了一般的专业教材范畴。

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这本书在处理“应用”部分的详述时，展现出了一种令人信服的务实态度。它没有将光电子技术中的应用描述得过于理想化或科幻化，而是非常脚踏实地地从当前工业生产和实际系统集成所面临的瓶颈入手。例如，在讨论薄膜在新型传感器中的集成难度时，书中详尽地分析了界面兼容性问题、热膨胀系数失配导致的长期可靠性挑战，以及这些问题在实际工作环境中是如何导致器件性能衰减的。这种对“工程化落地”的深度关注，对于那些正致力于将实验室成果转化为市场产品的研发人员来说，是不可多得的参考。书中提供的关于薄膜退火处理对电学性能影响的详细曲线图集，更是直观地展示了工艺参数微小变化如何引发宏观性能的剧烈波动。总而言之，这本书的贡献在于，它成功地搭建了一座从基础研究的微观世界通往复杂工程应用的宏观桥梁，使得读者能够清晰地看到理论如何转化为切实可行的技术方案，充满了扎实的工程智慧。

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