基本信息
書名：模擬電子電路實驗設計仿真
定價：21.80元
作者：李淑明
齣版社：電子科技大學齣版社
齣版日期：2010-02-01
ISBN：9787564704384
字數：
頁碼：
版次：1
裝幀：平裝
開本：16開
商品重量：0.241kg
編輯推薦
內容提要
本書結閤仿真軟件Multism 10，將儀器設備的使用、仿真技術的應用、實驗技能的訓練貫穿始終。本書中所選擇的每個實驗均編有實驗原理、仿真分析和思考問題。
本實驗指導書共分5章，章為緒論，總體概述瞭模擬電子技術實驗的性質與任務，以及電路的調試和故障檢查：第2章介紹瞭常用測量儀器的使用，著重介紹頻率特性測試儀、失真度測量儀和半導體管特性圖示儀的使用；第3章是模擬電子技術基礎實驗；第4章是綜閤設計性實驗，在該章中有8個設計性實驗；第5章介紹瞭Multisim 10仿真軟件的基本功能和使用。
本書可作為電氣、電子信息類專業本科生電子技術實驗的教材，各院校可根據實際學時的多少和專業類彆的不同要求，靈活選用實驗內容。
目錄
作者介紹
文摘
序言
《微電子器件原理與應用》 內容概要 本書聚焦於微電子器件的核心原理、特性及其在現代電子係統中的實際應用。我們深入剖析瞭各類半導體器件的物理機製，從基礎的 PN 結理論到復雜的高速晶體管，旨在為讀者構建紮實的理論基礎。同時，本書也強調瞭這些器件在集成電路設計、通信係統、電源管理以及傳感器等領域的關鍵作用。通過豐富的實例分析和前沿技術的介紹，讀者將能夠深刻理解微電子器件如何驅動著信息時代的飛速發展。 章節詳情 第一章 半導體基礎理論 1.1 晶體結構與能帶理論: 深入探討矽、鍺等常用半導體材料的晶體結構，包括立方晶格、原子排列等。 詳細講解能帶理論，包括價帶、導帶、禁帶以及電子和空穴的概念。 闡述本徵半導體和雜質半導體的形成機理，介紹摻雜的類型（N型和P型）及其對載流子濃度的影響。 分析費米能級在不同半導體材料中的位置及其意義。 1.2 PN 結的形成與特性: 詳細介紹 PN 結的形成過程，包括擴散和遷移機製。 分析 PN 結的電容效應，包括擴散電容和結電容。 講解 PN 結在不同偏置下的伏安特性麯綫，包括正嚮導通、反嚮擊穿等關鍵工作點。 分析 PN 結的溫度特性，理解溫度對載流子濃度的影響。 1.3 載流子輸運機製: 深入研究載流子的漂移和擴散現象，闡述其在電場和濃度梯度下的行為。 講解遷移率的概念，分析影響遷移率的因素，如雜質散射、晶格振動等。 介紹復閤與産生機製，包括輻射復閤、非輻射復閤等。 分析少子和多子在不同條件下的行為，理解其在器件工作中的作用。 第二章 雙極型晶體管 (BJT) 的原理與應用 2.1 NPN 和 PNP 型 BJT 的結構與工作原理: 詳細介紹 NPN 和 PNP 型雙極型晶體管的結構，包括發射區、基區和集電區的厚度、摻雜濃度等。 分析 BJT 的電荷控製模型，闡述發射極注入、基極傳輸和集電極收集的過程。 講解 BJT 的三種工作狀態：截止區、放大區和飽和區，分析其電流電壓特性。 介紹 BJT 的直流等效模型，理解輸入電阻、輸齣電阻和電流增益等參數。 2.2 BJT 的交流模型與放大電路設計: 推導 BJT 的混閤-π模型，分析輸入電容、輸齣電容以及跨導等參數。 講解 BJT 在放大電路中的應用，包括共發射極、共集電極和共基極放大電路的原理和特性。 分析不同放大電路的電壓增益、電流增益、輸入阻抗和輸齣阻抗。 介紹 BJT 放大電路的頻率響應，分析高頻限製和低頻限製的原因。 2.3 BJT 在開關電路與集成電路中的應用: 深入探討 BJT 作為開關器件的工作原理，包括截止和飽和狀態的切換。 分析 BJT 在數字邏輯門（如 TTL）中的應用。 講解 BJT 在集成電路中的實現，包括平麵工藝和三維結構。 介紹 BJT 在電源管理集成電路（PMIC）中的應用，如電壓調節器和驅動電路。 第三章 場效應晶體管 (FET) 的原理與應用 3.1 MOSFET 的結構與工作原理: 詳細介紹增強型和耗盡型 MOSFET 的結構，包括源區、漏區、柵極和溝道。 分析 MOSFET 的閾值電壓（Vth）的概念及其影響因素。 講解 MOSFET 的三種工作區域：截止區、綫性區（歐姆區）和飽和區。 推導 MOSFET 的輸齣特性麯綫和跨導特性。 介紹絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT) 的結構與工作原理，其結閤瞭 BJT 的高功率能力和 MOSFET 的高輸入阻抗。 3.2 JFET 的結構與工作原理: 介紹結型場效應晶體管 (JFET) 的結構，包括 P 溝道和 N 溝道 JFET。 分析 JFET 的夾斷電壓（Vp）的概念。 講解 JFET 在不同偏置下的工作特性。 對比 MOSFET 和 JFET 的優缺點及其適用場景。 3.3 MOSFET 在放大電路與開關電路中的應用: 講解 MOSFET 在共源、共漏和共柵放大電路中的應用。 分析 MOSFET 放大電路的電壓增益、電流增益、輸入阻抗和輸齣阻抗。 探討 MOSFET 在開關電源（SMPS）、固態繼電器等應用中的角色。 介紹 MOSFET 在數字邏輯電路（如 CMOS）中的基礎作用。 3.4 新型場效應晶體管技術: 介紹 FinFET (鰭式場效應晶體管) 的三維結構及其優勢，如何剋服傳統平麵 MOSFET 的短溝道效應。 探討 Gate-All-Around (GAA) FET 的發展趨勢，實現更優的柵極控製。 介紹有機半導體場效應晶體管 (OFET) 在柔性電子領域的潛力。 分析寬禁帶半導體材料（如 GaN, SiC）在高性能 FET 中的應用，如高頻高功率器件。 第四章 集成電路中的微電子器件 4.1 襯底與隔離技術: 講解集成電路製造中的襯底選擇（如矽襯底）及其重要性。 深入介紹各種隔離技術，如 PN 結隔離、LOCOS (局部氧化矽) 隔離、STI (淺溝槽隔離) 和 TAI (埋藏絕緣層) 技術，分析它們如何減少器件之間的寄生效應。 闡述晶圓製造工藝流程，包括外延生長、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積等關鍵步驟。 4.2 互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 技術: 詳細介紹 CMOS 技術的原理，結閤 PMOS 和 NMOS 晶體管的互補工作方式。 分析 CMOS 邏輯門（如反相器、與門、或門）的設計與工作特性，強調其低功耗優勢。 講解 CMOS 集成電路的功耗來源，包括動態功耗和靜態功耗。 介紹 CMOS 技術的微縮趨勢及其帶來的挑戰。 4.3 雙極型集成電路 (Bipolar IC) 的結構與特點: 介紹雙極型集成電路（如 TTL、ECL）的結構與工作原理。 分析雙極型集成電路的性能優勢（如速度）和劣勢（如功耗）。 探討雙極型集成電路在特定應用場景（如高速信號處理）中的適用性。 4.4 混閤信號集成電路設計: 介紹混閤信號集成電路的概念，即同時包含模擬和數字電路的芯片。 講解混閤信號電路設計中的關鍵挑戰，如信號耦閤、噪聲抑製和性能匹配。 分析模數轉換器 (ADC) 和數模轉換器 (DAC) 的工作原理及其在混閤信號 IC 中的作用。 介紹傳感器接口電路、電源管理 IC 等混閤信號應用的實例。 第五章 傳感器與微電子器件 5.1 壓阻式傳感器: 講解壓阻效應的物理原理，即材料的電阻率隨應力變化的現象。 介紹壓阻式傳感器的結構，如矽應變片、惠斯通電橋等。 分析壓阻式傳感器在壓力傳感器、加速度計等應用中的工作方式。 5.2 電容式傳感器: 講解電容式傳感器的工作原理，即通過測量電容的變化來感知物理量。 介紹電容式傳感器的結構，如可變電容器、電極設計等。 分析電容式傳感器在位移傳感器、濕度傳感器、觸摸屏等應用中的原理。 5.3 半導體光電傳感器: 介紹光電導效應、光伏效應和光電發射效應。 講解光敏電阻、光電二極管、光電晶體管等光電傳感器的結構與工作原理。 分析光電傳感器在光照檢測、圖像傳感器、紅外遙控等應用中的作用。 5.4 化學傳感器與生物傳感器: 介紹基於半導體材料的化學傳感器，如氣敏傳感器、pH 傳感器。 探討生物傳感器的工作原理，如何利用生物識彆元件和換能器結閤。 分析這些傳感器在環境監測、醫療診斷等領域的應用前景。 第六章 先進微電子器件技術與未來展望 6.1 納米電子學: 介紹納米尺度下電子器件的特性變化，如量子隧穿效應。 探討納米綫、量子點等納米材料在構建新型電子器件中的潛力。 分析分子電子學的前沿研究進展。 6.2 新型半導體材料: 介紹 III-V 族化閤物半導體（如 GaAs, InP）在高速電子器件中的應用。 探討二維材料（如石墨烯、MoS2）在下一代電子器件中的潛力。 研究鈣鈦礦等新型材料在光電子器件中的發展。 6.3 異質集成與三維集成: 講解不同材料、不同器件類型在同一芯片上的集成技術。 介紹三維集成電路 (3D IC) 的概念，通過垂直堆疊實現更高的集成密度和更短的互連。 分析 3D IC 在提升性能、降低功耗方麵的優勢。 6.4 智能傳感器與物聯網 (IoT): 探討如何將微電子器件與人工智能技術結閤，實現更智能化的傳感器。 分析微電子器件在物聯網設備中的關鍵作用，實現數據采集、處理和通信。 展望微電子器件在智慧城市、智能傢居、工業自動化等領域的未來發展。 目標讀者 本書適閤電子工程、微電子學、半導體物理、物理學等相關專業的本科生、研究生，以及從事微電子器件研發、設計、製造和應用的工程師、科研人員。同時，對微電子器件原理和應用感興趣的讀者，也能從本書中受益。 學習建議 為瞭更好地掌握本書內容，建議讀者在閱讀過程中： 注重理解基本概念: 深入理解 PN 結、載流子輸運、場效應等核心原理，是掌握後續知識的基礎。 結閤圖示進行分析: 書中的大量電路圖、結構圖和特性麯綫圖是理解器件工作的重要輔助。 關注應用實例: 將理論知識與實際應用相結閤，有助於加深理解和激發學習興趣。 查閱相關資料: 對於某些深入的理論或技術細節，可以查閱更專業的文獻和技術報告。 進行仿真實驗 (如果條件允許): 如果有條件，可以利用仿真軟件（如 PSpice, LTspice, ADS等）對電路進行仿真，驗證理論計算結果，加深對器件性能的認識。 本書力求在理論深度和應用廣度之間取得平衡，旨在為讀者提供一個全麵、係統的微電子器件學習平颱。
從整體結構來看，這本書的知識覆蓋麵非常廣，但並不顯得臃腫。它很好地平衡瞭理論的深度和實驗的廣度。我可以清晰地感受到作者在編撰過程中，精心挑選瞭那些對現代電子技術具有代錶性和實用性的實驗項目。例如，它對DC-DC轉換器、音頻功率放大器以及基礎的模擬信號處理電路（如濾波器和比較器）的講解，都緊密貼閤瞭當前電子設備設計中的核心需求。即便是對於一些相對復雜的模塊，比如反饋網絡的穩定性分析，它也沒有迴避，而是用比較直觀的方式引入瞭波特圖等工具，讓讀者能夠初步領略高級電路分析的魅力。這種兼顧“入門友好”與“進階深度”的定位，使得這本書既適閤專業課的學習，也適閤自學愛好者作為進階的參考資料。它不是一本快餐式的入門讀物，而更像是一本可以放在工作颱旁，時常翻閱、常看常新的工具書。