Dielectric Phenomena in Solids pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Academic Pr

作者:Kao, Kwan Chi

出品人:

页数:579

译者:

出版时间:2004-3

价格:$ 175.15

装帧:HRD

isbn号码:9780123965615

丛书系列:

图书标签:

Dielectric Materials
Solid State Physics
Polarization
Dielectric Spectroscopy
Electrical Properties
Condensed Matter Physics
Material Science
Physics
Electronics
Semiconductors

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具体描述

In general, a dielectric is considered as a non-conducting or insulating material (such as a ceramic or polymer used to manufacture a microelectronic device). This book describes the laws governing all dielectric phenomena. A unified approach is used in describing each of the dielectric phenomena, with the aim of answering "what?", "how?" and "why" for the occurrence of each phenomenon. This book offers coverage unavailable in other books on ferroelectrics, piezoelectrics, pyroelectrics, electro-optic processes, and electrets. Theoretical analyses are general and broadly applicable. Mathematics is simplified and emphasis is placed on the physical insight of the mechanisms responsible for the phenomena. It provides truly comprehensive coverage not available in the current literature.

固体介电现象：材料科学与工程中的核心挑战书籍名称：固体介电现象 (Dielectric Phenomena in Solids) 书籍简介：本书深入探讨了固体材料在电场作用下所展现出的复杂物理现象，旨在为材料科学家、电气工程师以及研究人员提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考。介电材料是现代电子、能源和信息技术不可或缺的基础，其性能直接决定了器件的效率、可靠性和尺寸。本书聚焦于介电响应的微观机制、宏观表征以及工程应用中的关键挑战。第一部分：介电响应的基础理论与微观起源本书伊始，详细阐述了介电现象的经典理论框架。我们从麦克斯韦方程组在材料内部的修正形式入手，定义了介电常数、介电位移矢量以及极化强度等基本概念。重点在于解析不同类型的极化机制——电子极化、离子极化、取向极化（偶极子极化）以及空间电荷极化——是如何在原子和分子尺度上产生的。原子级极化模型：深入剖析了电子云形变与离子晶格位移的量子力学基础。通过洛伦兹模型和德拜模型，我们解释了极化率与频率、温度之间的关系，尤其是在电磁波谱的不同区域（如低频、射频、微波乃至太赫兹波段）极化弛豫行为的差异。偶极子动力学：对于含有永久偶极子的材料（如铁电体和弛豫晶体），本书详细讨论了偶极子的热力学统计行为。引入了平均场理论和蒙特卡洛模拟方法，用以预测在外部电场和热扰动下的偶极子排列和相变过程。第二部分：介电损耗、击穿与可靠性工程任何实际应用的介电材料都存在损耗，这是能量转化为热量的过程。本书将大量篇幅用于分析介电损耗的物理根源，并建立起损耗角正切（$ andelta$）与材料结构缺陷、杂质含量及温度、频率之间的定量联系。弛豫与色散：详细研究了不同弛豫过程（如氧空位、晶界弛豫、界面极化弛豫）对介电谱的影响，并通过柯尔-科尔（Cole-Cole）图等工具进行数据解析，区分不同损耗机制的贡献。电击穿机制：固体介电击穿是灾难性的失效模式。本书系统梳理了热击穿、电子雪崩击穿、树枝状击穿（Treeing Breakdown）以及电场局部化导致的击穿过程。特别关注了高压、高温或强辐射环境下，缺陷和界面对击穿场强的影响。我们提供了评估和预测材料长期可靠性（如寿命预测模型）的工程方法。第三部分：功能性介电材料的结构与性能本书将理论分析与前沿材料技术相结合，专门探讨了具有特定电学功能的固体材料。铁电体与压电体：聚焦于具有自发极化的材料（如钛酸钡、锆钛酸铅PZT）。详细讨论了居里点、畴壁运动、电滞回线（Hysteresis Loop）的形态，以及压电效应（逆压电效应和正压电效应）的本构关系。探讨了薄膜铁电体中应力-电场耦合效应带来的尺寸效应。高介电常数与低损耗材料：阐述了如何通过材料设计实现超高介电常数（High-$kappa$）以满足集成电路小型化的需求。讨论了掺杂工程、纳米复合结构在提高介电常数的同时控制介电损耗的关键技术。这部分内容涵盖了新型氧化物、复合陶瓷以及高分子薄膜的制备与表征。电介质在能源存储中的应用：深入分析了介电电容器（MLCCs）的性能限制因素，包括电荷存储机制、自修复能力以及高功率密度下的热管理。对比了传统陶瓷电容器与新型柔性介电材料在快速充放电应用中的优劣。第四部分：先进表征技术与应用实例为了准确理解和控制介电行为，掌握先进的表征技术至关重要。本书介绍了几种关键的实验技术：介电谱分析（Broadband Dielectric Spectroscopy, BDS）：详细指导如何利用阻抗谱仪在极宽的频率和温度范围内测量复介电常数，并解释如何从复杂的谱图中提取有意义的物理信息。电场诱导测量：介绍利用直流偏置电场、双脉冲测试等方法来研究材料的非线性介电响应和开关行为。本书通过大量的案例研究，将理论知识与实际工程问题紧密结合。从高频通信中的信号完整性问题到高压绝缘中的空间电荷累积，再到传感器件的敏感度设计，固体介电现象贯穿于现代技术发展的每一个角落。本书的结构旨在引导读者不仅理解“发生了什么”，更重要的是理解“为什么发生”，从而能够有效地设计、优化和可靠地应用这些关键材料。