電子材料與器件（第四版）( 英文 字) | |
| 作者：[加]卡薩普 (S. O. Kasap) 著 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電子電氣 |
| 譯者：王進祥 選譯 | |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 50172詢問書籍請說出此書號！ 有庫存 NT售價： 995 元 |
| 出版日：10/1/2018 | |
| 頁數：959 | |
| 光碟數：0 | |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 英文 字 ) |
| ISBN：9787302510291 | |
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簡要目錄
第1章材料科學基本概念1 第2章固體中的電傳導和熱傳導123 第3章電子材料和器件原理211 第4章現代固體理論311 第5章半導體409 第6章半導體器件525 第7章介電材料與絕緣657 第8章磁性和超導電性765 第9章材料的光學特性857 附錄A布拉格衍射定律和X射線衍射939 附錄B主要符號和縮略語945 附錄C元素性質表953 附錄D常數及可用信息957 元素周期表959 目錄 目錄 目錄 第1章材料科學基本概念1 1.1原子結構和原子序數1 1.2原子質量和摩爾6 1.3鍵合和固體類型7 1.3.1分子和一般鍵合原理7 1.3.2共價鍵合固體：金剛石9 1.3.3金屬鍵合：銅11 1.3.4離子鍵合固體：鹽12 1.3.5二次鍵合16 1.3.6混合鍵合20 1.4動力學分子理論23 1.4.1平均動能和溫度23 1.4.2熱膨脹30 1.5分子速度和能量分布35 1.6分子碰撞與真空沉積39 1.7熱、熱波動和噪聲43 1.8熱激活過程48 1.8.1阿列紐斯速率方程48 1.8.2原子擴散和擴散系數50 1.9結晶狀態53 1.9.1晶體結構53 1.9.2晶向和晶面59 1.9.3同素異形體和碳64 1.10晶體缺陷及其意義67 1.10.1點缺陷：空位和雜質67 1.10.2線缺陷：邊緣和螺旋錯位71 1.10.3面缺陷：晶界75 1.10.4晶體表面和表面性質77 1.10.5化學計量法、非化學計量法和缺陷結構80 1.11單晶Czochralski生長80 1.12玻璃和非晶半導體83 1.12.1玻璃和無定形固體83 1.12.2晶體硅和非晶硅86 1.13固體溶液和兩相固體88 1.13.1同晶固溶體：同晶合金88 1.13.2相圖：銅鎳等同晶合金89 1.13.3區域精煉和純硅晶體93 1.13.4二元共晶相圖和鉛錫焊料95 附加主題100 1.14布拉維晶格100 1.15Grüneisen規則103 第2章固體中的電傳導和熱傳導123 2.1經典理論：德魯德模型124 2.2電阻率的溫度依賴性：理想的純金屬132 2.3Matthiessen和Nordheim法則135 2.3.1Matthiessen法則和電阻率溫度系數（α）135 2.3.2固溶體和Nordheim法則143 2.4混合物和多孔材料的電阻率150 2.4.1異質混合物150 2.4.2兩相合金（AgNi）的電阻率和電觸點154 2.5霍爾效應和霍爾器件155 2.6熱傳導160 2.6.1熱導系數160 2.6.2熱阻164 2.7非金屬物的導電性165 2.7.1半導體166 2.7.2離子晶體和玻璃170 附加主題175 2.8趨膚效應：導體的高頻電阻175 2.9交流電導率σac178 2.10金屬薄膜182 2.10.1金屬薄膜的導電性182 2.10.2薄膜的電阻率182 2.11微電子學中的互連188 2.12電遷移和Black方程192 第3章電子材料和器件原理211 3.1光子211 3.1.1光的波動性211 3.1.2光電效應214 3.1.3康普頓散射219 3.1.4黑體輻射222 3.2電子的波動性225 3.2.1德布羅意關系225 3.2.2時間無關的薛定諤方程229 3.3無限勢阱中的受限電子233 3.4海森堡的不確定性原理239 3.5有限勢阱中的受限電子242 3.6隧道現象：量子泄漏246 3.7位阱：三個量子數252 3.8氫原子255 3.8.1電子波函數255 3.8.2量子化的電子能量260 3.8.3軌道角動量和空間量子化264 3.8.4電子自旋和內在的角動量S269 3.8.5電子的磁偶極矩271 3.8.6總角動量J275 3.9氦原子和周期表276 3.9.1氦原子和泡利不相容原則276 3.9.2亨德準則279 3.10受激發射和激光281 3.10.1受激發射和光子放大281 3.10.2氦氖激光器285 3.10.3激光輸出光譜288 附加主題290 3.11光纖放大器290 第4章現代固體理論311 4.1氫分子：鍵合的分子軌道理論311 4.2固體能帶理論317 4.2.1能帶形成317 4.2.2能帶中電子的性質323 4.3半導體326 4.4電子有效質量332 4.5能帶中的狀態密度334 4.6統計：粒子集合341 4.6.1玻爾茲曼古典統計341 4.6.2費米狄拉克統計342 4.7金屬的量子理論344 4.7.1自由電子模型344 4.7.2金屬導電性347 4.8費米能級的意義350 4.8.1金屬金屬接觸：接觸電勢350 4.8.2塞貝克效應和熱電偶353 4.9熱離子發射和真空管器件362 4.9.1熱離子發射：RichardsonDushman方程362 4.9.2肖特基效應和場發射366 4.10聲子372 4.10.1諧振子和晶格波372 4.10.2德拜熱容377 4.10.3非金屬的導熱性382 4.10.4電導率385 附加主題386 4.11金屬能帶理論：晶體中的電子衍射386 第5章半導體409 5.1本征半導體410 5.1.1硅晶體和能帶圖410 5.1.2電子和空穴411 5.1.3半導體傳導414 5.1.4電子和空穴濃度416 5.2非本征半導體424 5.2.1n型摻雜425 5.2.2p型摻雜427 5.2.3補償摻雜428 5.3電導率的溫度依賴性433 5.3.1載流子濃度的溫度依賴性433 5.3.2漂移遷移率：溫度和雜質依賴性438 5.3.3電導率的溫度依賴性441 5.3.4簡并和非簡并半導體443 5.4直接和間接復合445 5.5少數載流子壽命449 5.6擴散和傳導方程以及隨機運動455 5.7連續性方程461 5.7.1時間依賴的連續性方程461 5.7.2穩態連續性方程463 5.8光吸收467 5.9壓阻471 5.10肖特基連接475 5.10.1肖特基二極管475 5.10.2肖特基結太陽能電池和光電二極管480 5.11歐姆接觸和熱電冷卻器485 附加主題490 5.12塞貝克效應半導體和電壓漂移490 5.13直接和間接帶隙半導體493 5.14間接復合503 5.15非晶半導體503 第6章半導體器件525 6.1理想pn結526 6.1.1不施加偏置：開路526 6.1.2正向偏置：擴散區電流531 6.1.3正向偏置：復合電流和總電流537 6.1.4反向偏置539 6.2pn結能帶圖546 6.2.1開路546 6.2.2正向和反向偏置548 6.3pn結的耗盡層電容551 6.4擴散區（存儲區）電容和動態電阻557 6.5反向擊穿：雪崩擊穿和齊納擊穿560 6.5.1雪崩擊穿560 6.5.2齊納擊穿562 6.6發光二極管（LED）564 6.6.1LED原理564 6.6.2異質結高強度LED566 6.6.3量子阱高強度LED567 6.7LED材料和結構570 6.8LED輸出光譜574 6.9LED的亮度和效率580 6.10太陽能電池584 6.10.1光電器件原理584 6.10.2串聯和并聯電阻591 6.10.3太陽能電池的材料、器件和效率593 6.11雙極型晶體管（BJT）596 6.11.1共基極（CB）直流特性596 6.11.2共基極放大器605 6.11.3共發射極（CE）直流特性607 6.11.4低頻小信號模型609 6.12結型場效應晶體管（JFET）612 6.12.1工作原理612 6.12.2JFET放大器618 6.13金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）622 6.13.1場效應和翻轉622 6.13.2增強型MOSFET624 6.13.3閾值電壓629 6.13.4離子注入型MOS晶體管和多晶硅柵631 附加主題633 6.14PIN二極管、光電二極管和太陽能電池633 6.15半導體光學放大器和激光636 第7章介電材料與絕緣657 7.1物質極化和相對介電常數658 7.1.1相對介電常數：定義658 7.1.2偶極矩與電子極化659 7.1.3極化矢量P663 7.1.4局部電場Eloc與克勞修斯莫索蒂方程667 7.2電子極化：共價固體669 7.3極化機理671 7.3.1離子位移極化671 7.3.2偶極轉向極化672 7.3.3界面極化674 7.3.4總極化676 7.4頻率依賴性：介電常數和介電損耗677 7.4.1介電損耗677 7.4.2德拜方程、柯爾柯爾圖和等效串聯電路686 7.5高斯定律和邊界條件689 7.6介電強度和絕緣擊穿694 7.6.1介電強度：定義694 7.6.2介質擊穿和局部放電：氣體695 7.6.3介質擊穿：液體698 7.6.4介質擊穿：固體699 7.7電容介電材料708 7.7.1典型的電容器結構708 7.7.2電介質：比較713 7.8壓電，鐵電和熱釋電717 7.8.1壓電717 7.8.2壓電：石英振蕩器和濾波器722 7.8.3鐵電和熱釋電晶體725 附加主題732 7.9電位移和去極化場732 7.10局部場與洛侖茲方程736 7.11偶極極化738 7.12離子極化與介電共振740 7.13介質混合物和非均勻介質745 第8章磁性和超導電性765 8.1物質的磁化766 8.1.1磁偶極矩766 8.1.2原子磁矩767 8.1.3磁化矢量M768 8.1.4磁場或磁場強度H771 8.1.5磁導率和磁化率772 8.2磁性材料的分類776 8.2.1反磁性776 8.2.2順磁性778 8.2.3鐵磁性779 8.2.4反鐵磁性779 8.2.5亞鐵磁性780 8.3鐵磁性來源與交換相互作用780 8.4飽和磁化和居里溫度783 8.5磁疇：鐵磁材料785 8.5.1磁疇785 8.5.2磁晶體各向異性787 8.5.3疇壁788 8.5.4磁致伸縮791 8.5.5疇壁運動792 8.5.6多晶材料和M對H行為793 8.5.7退磁797 8.6軟磁材料和硬磁材料799 8.6.1定義799 8.6.2初始磁導率和最大磁導率800 8.7軟磁材料：示例和用法801 8.8硬磁材料：示例和用法804 8.9能帶圖和磁性810 8.9.1泡利自旋順磁性810 8.9.2鐵磁性能帶模型812 8.10各向異性和巨磁電阻813 8.11磁記錄材料818 8.11.1磁記錄的一般原理818 8.11.2磁存儲材料823 8.12超導電性827 8.12.1零電阻和邁斯納效應827 8.12.2Ⅰ型和Ⅱ型超導體830 8.12.3臨界電流密度832 8.13超導電性起源836 附加主題838 8.14約瑟夫森效應838 8.15通量的量化840 第9章材料的光學特性857 9.1均勻介質中的光波858 9.2折射率指數861 9.3分散性：折射率指數——波長行為863 9.4群速度和群指數868 9.5磁場：輻射和坡印廷矢量871 9.6斯涅爾法則和全內反射（TIR）873 9.7菲涅爾方程877 9.7.1振幅的反射和透射系數877 9.7.2強度、反射率和透射率883 9.8復折射率和光吸收888 9.9晶格吸收896 9.10帶間吸收898 9.11材料中的光散射901 9.12光導纖維中的衰減902 9.13發光、磷光和白光LED905 9.14極化910 9.15光學各向異性912 9.15.1單軸晶體和菲涅爾光學指標913 9.15.2方解石的雙折射917 9.15.3二色性918 9.16雙折射制動盤918 9.17光學活動和圓雙折射920 9.18液晶顯示器（LCD）922 9.19電光效應926 附錄A布拉格衍射定律和X射線衍射939 附錄B主要符號和縮略語945 附錄C元素性質表953 附錄D常數及可用信息957 元素周期表959 電子材料與器件（第四版）可作為“電子材料和器件”課程的教材，也適用于電氣工程和電子材料類專業研究生的入門課程。第四版是在第三版的基礎上，參考了大量的反饋意見以及電子與光電子材料過去10年發展進程，廣泛修訂和擴展而成。擴展了許多新的主題，增加了新的案例、圖表和思考題，并提供了解決問題的方法，將這些概念應用到應用中。此外，術語表中增加了更多的術語，讀者會發現它們非常有用。
為滿足工程認證的要求，正文中的一些章節包括更多附加內容，通常會給出正文之外的具體細節，如量子力學和更多的數學。電子材料與器件（第四版）盡可能避免交叉引用以免過多重復，同時，針對不同學時的教學安排，讀者也可根據需要跳過一些章節。 電子材料與器件（第四版）特色： 1. 對一些原理性的介紹，側重其物理概念，而少作數學推理。量子力學是本課程的內容，但沒有列出其深奧的數學形式。 2. 書中有大量實例和思考題，其中大部分具有實際意義。讀者可以通過實例和思考題進行學習。 3. 即使簡單的概念也有例子以便學習。 4. 大多數學生希望有清晰的圖表來幫助他們可視化地理解概念。電子材料與器件（第四版）包括565幅插圖，這些插圖都是經心準備的，以反映概念并有助于文中的解釋，也有許多實際設備和科學家與工程師的照片，以增強學習體驗。 5. 每章后面的思考題（共346題）是漸進式的，從容易的概念開始，最終引出更復雜的概念，難點問題用星號（*）標識，許多帶圖表的實際應用也包含在內。 6. 每章后面有一個術語表，定義的概念和術語不僅用于正文中，而且應用于思考題中。 7. 每章的結尾包含一節附加內容，以進一步介紹重要的概念，提出有趣的應用或證明一個定理。這些內容是為那些學有余力的學生準備的，可以作為兩學期課程的一部分。 ? 本教材可用于大學本科電子材料和器件專業的第一門課程。加上書中的附加主題，本書也可以用于電氣工程師和材料研究人員的電子材料研究生入門課程。第四版是第三版的廣泛修訂和擴展版本，該修訂與擴展是基于審稿人的意見以及電子與光電子材料過去10年的發展而作出的。第四版有許多新的和擴展的主題，新的例子、圖表和思考題； 改進了大部分的圖表，以使它們更清晰； 增加了大量新的思考題，并提供了許多解決問題的方法，將這些概念應用到實際中； 修改了超過50%的圖表以提高清晰度。此外，在術語表中增加了更多的有實用性的術語。對書中多次提到的布拉格衍射定律，不熟悉的讀者可以參閱附錄A。
第四版是市場上少數幾本涵蓋了當今科學家和工程師所需的電子材料的書籍之一，我相信這次修訂提高了嚴謹性，同時也沒有犧牲師生們喜歡的半定量方法。系統性內容的主要修訂可以歸納如下。 第1章： 熱膨脹； 動力學分子理論； 原子擴散； 分子碰撞與真空沉積； 粒子通量密度； 線缺陷； 面缺陷； 晶體表面； Grüneisen規則。 第2章： 電阻率的溫度依賴性，應變計，霍爾效應； 離子導電； 漂移遷移率與擴散的愛因斯坦關系式； 交流電導率； 薄膜電阻率； 微電子互連； 電遷移。 第3章： 電子波動性； 無限勢阱； 有限勢阱中的受限電子； 受激發射與光子放大； 氦氖激光器，光纖放大。 第4章： 功函數； 光電效應； 二次發射； 電子親和勢與光倍增； 費米狄拉克統計； 金屬導電性； 熱電與塞貝克系數； 熱電偶； 聲子濃度隨溫度的變化。 第5章： 簡并半導體； 直接和間接復合； 直接和間接帶隙半導體的ek圖； 肖特基結和耗盡層； 塞貝克效應半導體和電壓漂移。 第6章： pn結； 直接帶隙pn結； 耗盡層電容； 線性漸變結； 超突變結； 發光二極管（LED）； 量子阱高強度LED； 發光二極管材料與結構； LED的特性； LED光譜； 發光二極管的亮度和效率； 多結太陽能電池。 第7章： 原子極化率； 界面極化； 氣體中的碰撞電離和擊穿； 超級電容器。 第8章： 各向異性和巨磁電阻； 磁記錄材料； 縱磁記錄； 磁存儲材料； 超導電性。 第9章： 硅的折射率和群指數； 介質反射鏡； 自由載流子吸收； 液晶顯示器。 內容組織與特點： 如第三版一樣，在準備第四版時，我試圖把常規論述以及各種證明保持在半定量的水平，而不關注具體的物理現象。為滿足工程認證的要求給出了許多問題。正文中的一些章節有一些附加的主題，這些主題給出了更詳細的論述，通常包括量子力學和更多的數學知識。書中盡可能避免交叉引用以免過多的重復，也便于讀者根據需要跳過一些章節。本書的這些靈活性使得課程教學更容易。 本書具有以下重要的特點。 對一些原理性的介紹，側重其物理概念，而少做數學推理。量子力學是本課程的內容，但沒有列出其深奧的數學形式。 書中有大量處理過的實例和解答過的思考題（共227道），其中大部分具有實際意義。學生們可通過實例進行學習。 即使簡單的概念也有例子，以便學習。 大多數學生希望有清晰的圖表來幫助他們可視化解釋和理解概念。本書包括565幅插圖，這些插圖都是精心準備的，以反映概念并有助于文中的解釋，也有許多實際設備和科學家與工程師的照片，以增強學習體驗。 每章后面的思考題（共346題）是漸進式的，從容易的概念開始，最終引出更復雜的概念，難點問題用星號（*）標識，許多帶圖表的實際應用也包含在內。 每章后面有一個術語表，定義的概念和術語不僅用于正文中，而且應用于思考題中。 每章的結尾包含一節附加的主題以進一步介紹重要的概念，提出有趣的應用或證明一個定理。這些主題是為那些學有余力的學生準備的，可以作為兩學期課程的一部分。 本書得到了麥格勞希爾的教科書網站的支持，該網站包含了一些如問題解答之類的師生所需資源。 對于使用第四版作為教材的教師，本書還提供一套PowerPoint演示文稿，該演示文稿包含所有的彩色插圖和附加的彩色照片。演示文稿中的基本概念和公式高亮顯示。 針對所有教師提供有定期更新的在線擴展解決方案手冊，該手冊位于麥格勞希爾網站本教材的位置，該解決方案手冊不僅提供了方案的詳細解釋，而且有彩色圖表，以及參考和有用的筆記（也有文中那些“為什么？”思考題的答案）。 致謝 感謝我過去和現在的研究生和博士后研究員，他們讓我保持警覺，并閱讀了本書的各個章節。很幸運有Charbel Tannous（布雷斯特大學）這樣的同事和朋友，他提出了許多尖銳的批評和有幫助的建議，特別是在第8章。我多年的好友兼同事Robert Johanson（薩斯喀徹溫大學），與我共同教授這門課程，也對第四版提供了一些建議。許多審稿人，在不同的時間，閱讀手稿的各個部分，并提供廣泛的意見。許多教師也把他們的建議寫信給我，我采納了多數有益的建議。沒有一本教材是完美的，我相信下一版將會有更多的建議和修正。我個人要感謝他們寶貴的意見。 我想感謝麥格勞希爾教育的Tina Bower（我現在的產品設計師）和Raghu Srinivasan（我以前的全球品牌經理），在本書的寫作和制作過程中，他們不斷地提供幫助，總是滿懷熱情、鼓勵、寬容，（每次當我錯過最后期限時）總能找到解決辦法，這是我自1993年和MHE合作以來的真正偉大的經歷。感謝Julie De Adder（照片事務），他勤奮地獲得了在第四版中沒有任何遺漏的第三方照片許可權。本書及其PowerPoint中的照片的版權費（大多數情況下很昂貴的）已經支付給版權所有者，沒有版權所有者的許可，這些照片不得復制到其他出版物中。如果你是一名教師，喜歡這本書，并且想看第五版（也許是一個彩色版本），最好的意見和建議不是寫信給我，而是直接寫給麥格勞希爾教育的電氣工程編輯，地址是501 Bell St., Dubuque, IA 52001, USA。 歡迎教師和學生把你們的意見發電子郵件給我，雖然我不能回復每一封郵件，但我確實讀了所有的郵件并做了記錄，正是這些意見促成了本版內容的重大修訂。 Safa Kasap Saskatoon, March, 2017< | |
