納電子器件及其應用(第2版)/蔡理 蔡理 9787121274657 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蔡理 著

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121274657

商品編碼：29267609343

齣版時間：2015-11-01

書名	納電子器件及其應用(D12版)/蔡理
定價	58.00
ISBN	9787121274657
齣版社	電子工業齣版社
作者	蔡理
編號	1201217363
齣版日期	2015-11-01
印刷日期	2015-11-01
版次	2
字數	467韆字
頁數	279

目錄 D11章緒論 1 1.1引言 1 1.2微電子學嚮納電子學發展及限製 3 1.2.1微電子學嚮納電子學發展 3 1.2.2微納電子器件的技術限製 6 1.3納電子學的研究與發展 8 1.3.1納電子學研究 9 1.3.2納電子學的發展 10 1.4納電子器件 13 1.4.1引言 13 1.4.2納電子器件種類 14 1.4.3納電子器件應用 18 參考文獻 22 D12章納電子學基礎 32 2.1納結構中的量子效應 32 2.1.1電導量子 32 2.1.2彈道輸運 33 2.1.3普適電導漲落 34 2.1.4庫侖阻塞 34 2.1.5量子相乾效應 35 2.2Landauer-Büttiker電導公式 36 2.2.1兩端單通道Landauer電導公式 37 2.2.2兩端多通道Büttiker電導公式 38 2.2.3彈道結構的電導係數 39 2.3單電子隧穿 40 2.3.1單電子隧穿現象及條件 40 2.3.2電流偏置單隧道結 42 2.3.3單電子島(雙隧道結) 45 2.3.4電子輸運的主方程 47 2.4庫侖颱階和庫侖振蕩 48 2.4.1引言 48 2.4.2庫侖颱階 49 2.4.3庫侖振蕩 51 參考文獻 52 D13章共振隧穿器件 55 3.1共振隧穿效應 55 3.1.1共振隧穿現象 55 3.1.2共振隧穿機理 56 3.2共振隧穿器件輸運理論 58 3.2.1量子力學基礎 58 3.2.2雙勢壘量子阱結構共振隧穿二極管的兩種物理模型 61 3.3共振隧穿二極管的特性分析 65 3.3.1共振隧穿二極管的特性及參數 65 3.3.2散射和材料結構對器件特性的影響 67 3.4共振隧穿二極管模型 68 3.4.1電路模擬模型 68 3.4.2物理基礎的RTD模型 70 3.5RTD器件的數字電路 72 3.5.1RTD的基本電路 73 3.5.2單-雙穩轉換邏輯單元的工作原理 75 3.5.3單-雙穩轉換邏輯單元構成的數字電路 78 3.5.4基於RTD的多值邏輯電路設計 79 3.6RTD的模擬電路及其應用 81 3.6.1振蕩器電路 81 3.6.2細胞神經網絡神經元電路 82 3.6.3混沌振蕩器電路 83 參考文獻 86 D14章單電子器件 90 4.1單電子盒 90 4.2單電子陷阱 91 4.3單電子晶體管 92 4.3.1SET的結構及特性 92 4.3.2多柵極SET 95 4.3.3SET的數值模擬法及模型 97 4.4單電子鏇轉門 102 4.5單電子泵 103 4.6單電子器件的模擬電路應用 104 4.6.1超高靈敏靜電計 104 4.6.2單電子能譜儀 104 4.6.3計量標準應用 105 4.6.4紅外輻射探測器 106 4.6.5基於SET的模擬濾波器 106 4.6.6基於SET的細胞神經網絡 109 4.7單電子器件的數字電路應用 112 4.7.1基於SET的邏輯電路 112 4.7.2單電子存儲器 116 4.7.3基於SET的數字濾波器 118 參考文獻 121 D15章量子點器件 125 5.1量子元胞自動機 125 5.1.1量子元胞自動機的結構 125 5.1.2量子元胞自動機的原理 126 5.1.3量子元胞自動機的特性 127 5.1.4量子元胞自動機基本電路 128 5.2量子元胞自動機的仿真方法 129 5.2.1元胞間哈特裏逼近法 129 5.2.2模擬退火法 130 5.2.3遺傳模擬退火法 131 5.2.4QCADesigner軟件仿真 134 5.2.5PSpice模型仿真 135 5.3量子元胞自動機數字電路 136 5.3.1基於量子元胞自動機的組閤邏輯電路 136 5.3.2基於量子元胞自動機的時序邏輯電路 139 5.3.3量子元胞自動機數字電路設計方法 143 5.4量子細胞神經網絡及其應用 147 5.4.1量子細胞神經網絡的機理 148 5.4.2量子細胞神經網絡的非綫性特性 149 5.4.3量子細胞神經網絡的混沌控製、同步及保密通信應用 154 5.4.4量子細胞神經網絡的圖像處理應用 161 參考文獻 175 D16章SETMOS混閤器件 180 6.1SETMOS混閤器件結構及特性 180 6.1.1SETMOS混閤器件的結構 180 6.1.2SETMOS混閤器件的工作原理及特性 181 6.2SETMOS混閤器件的模型 183 6.2.1SETMOS混閤器件的模型建立 183 6.2.2SETMOS混閤器件的仿真 185 6.3SETMOS混閤器件模擬電路應用 187 6.3.1SETMOS積分器 187 6.3.2SETMOS濾波器 189 6.3.3基於SETMOS混閤器件的細胞神經網絡 191 6.3.4基於SETMOS混閤結構的多渦捲混沌係統 201 6.4SETMOS混閤器件數字電路應用 206 6.4.1多值邏輯 206 6.4.2邏輯門電路 209 6.4.3SETMOS混閤器件的數字電路應用 211 6.4.4SETMOS混閤結構在離散混沌係統中的應用 216 參考文獻 223 D17章碳納米管器件 227 7.1碳納米管的結構、電特性及製備 227 7.1.1碳納米管的結構 227 7.1.2碳納米管的電特性 229 7.1.3碳納米管的製備 231 7.2碳納米管場效應管 231 7.2.1CNTFET的I-V特性麯綫 231 7.2.2P型和N型CNTFET 233 7.2.3接觸勢壘 235 7.2.4局部柵CNTFET 236 7.2.5雙極型CNTFET 237 7.3碳納米管場效應管仿真模型 238 7.3.1基於彈道輸運理論的CNTFET半經典改進模型 238 7.3.2基於綫性迴歸的CNTFET的HSpice模型 243 7.4碳納米管器件的應用 246 7.4.1基於CNTFET的二極管 246 7.4.2基於CNTFET的邏輯電路 248 7.4.3基於CNTFET的振蕩器 249 7.4.4基於雙柵極CNTFET的可重配置邏輯電路 250 7.4.5基於CNTFET的多值邏輯電路 251 參考文獻 253 D18章納電子器件應用中的問題 256 8.1單電子晶體管的非理想因素 256 8.1.1單電子晶體管隨機背景電荷的産生 256 8.1.2背景電荷對單電子晶體管的影響 257 8.1.3單電子晶體管背景電荷的解決方法 257 8.1.4單電子晶體管其他非理想因素的影響 259 8.2影響SETMOS混閤器件工作的因素 260 8.2.1CMOS器件噪聲分析與抑製 260 8.2.2SETMOS混閤電路設計中偏置電流源的影響 261 8.2.3泄漏能耗的影響與控製 262 8.3量子細胞神經網絡的非理想因素 262 8.3.1QCNN中的非理想因素的類型 263 8.3.2非理想因素對QCNN的影響 263 8.3.3非理想因素影響的結果分析 270 8.4其他器件的非理想因素影響 270 8.4.1散射對RTD的影響 271 8.4.2RTD的集成技術 271 8.4.3RTD應用電路的發展展望 273 8.4.4碳納米管場效應管製備及特性中的問題 274 參考文獻 275 參數符號 277 縮略語 280

蔡理 空軍工程大學理學院教授 博士生導師 微電子學與固體電子學學科帶頭人。教育部高等學校電工電子基礎課程教學指導委員會委員 全軍很好教師、軍隊院校育纔奬金奬和空軍高層次科技人纔 陝西省電工電子課程體係很好教學團隊帶頭人；主持建設的軍隊重點網絡課程“電工學”入xuan軍隊院校精品網絡課程庫；指導博士學位論文獲陝西省很好博士學位論文奬和全軍很好博士學位論文提名奬 並獲陝西省很好博士學位論文導師奬杯；主持完成瞭國j1a自然科學基金項目、863創新項目和陝西省自然科學基礎研究重點項目等重量、軍隊和省部級項目十多項；齣版專著3部 齣版教材3部 其中1部獲全國很好暢銷書奬；在靠前和靠前重要學術期刊發錶論文150餘篇 其中SCI50餘篇 EI60餘篇。

本科及以上

全書主要分為三個部分：(1)主要概述納電子學的發展和基礎理論；(2)主要介紹納電子器件-包括：共振隧穿器件、單電子器件、量子點電子器件、納米CMOS器件和碳納米管器件等；(3)由納電子器件構成的電路及其應用。全書共分八章 包括：納米電子學和納電子器件發展概述；納電子學基礎理論；共振隧穿器件；單電子器件；量子點電子器件；SET/MOS混閤器件；碳納米管器件；納電子電路及應用中的問題。

現代電子器件的基石：深入理解與創新應用 在當今信息技術飛速發展的時代，電子器件扮演著至關重要的角色，它們是構建數字世界的基石，驅動著從智能手機到超級計算機的各類設備高效運轉。理解電子器件的工作原理、特性以及其廣泛的應用，對於電子工程、計算機科學、材料科學乃至物理學等多個領域的專業人士和有誌於投身科技前沿的求知者而言，已成為一項不可或缺的必備技能。 本書並非僅僅羅列各種電子器件的參數和型號，而是旨在為讀者提供一個全麵、深入且係統化的知識體係，幫助大傢透徹理解現代電子器件的核心原理，洞悉其發展脈絡，並激發對未來電子技術創新的無限可能。我們將從最基礎的半導體物理原理入手，層層遞進，逐步深入到各類關鍵電子器件的設計、製造、工作機製及其在實際應用中的獨特價值。 基礎篇：洞悉微觀世界的奧秘 電子器件的根基在於對物質微觀特性的理解，特彆是半導體材料的獨特性質。我們將從原子結構和電子能帶理論講起，解釋為什麼某些材料能夠導電，而另一些則不能。費米能級、導帶、價帶、禁帶寬度等基本概念將被清晰闡述，為後續理解半導體器件的 PN 結、晶體管等奠定堅實的理論基礎。 半導體器件：連接世界的橋梁 PN 結二極管： 這是最基本也是最重要的半導體器件之一。我們將詳細分析 PN 結的形成過程，深入理解其在正嚮偏壓和反嚮偏壓下的導電特性，以及由此産生的整流、穩壓等功能。從簡單的二極管，我們將引申齣各種類型的二極管，如肖特基二極管、穩壓二極管（齊納管）、發光二極管（LED）和光電二極管，並探討它們在電路中的具體應用。例如，LED 的發光原理及其在顯示技術、照明領域的革命性影響，光電二極管在光通信、光傳感中的關鍵作用。 晶體管： 晶體管是現代電子學的靈魂。我們將重點介紹雙極結型晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）兩大傢族。 BJT： 深入剖析 NPN 和 PNP 型 BJT 的結構、工作原理，包括載流子的注入、傳輸、集電區收集等過程。詳細講解 BJT 的放大作用，理解其作為電流控製器件的特性。各種 BJT 的連接方式（共射、共集、共基）及其在放大電路、開關電路中的應用將被一一呈現。 FET： 重點介紹結型場效應晶體管（JFET）和金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）。我們將詳細解析它們的柵極控製機製，理解其電壓控製器件的特性，並與 BJT 進行深入的比較，探討各自的優缺點及適用場景。MOSFET，特彆是 MOSFET，作為現代集成電路中最基礎的構建單元，其結構、工作原理、閾值電壓、跨導等概念將得到詳盡講解。我們將特彆關注 MOSFET 在數字集成電路中的巨大價值，如 CMOS 技術等。 集成電路：微觀世界的精巧工程 將大量電子器件微型化並集成在一塊矽片上，是電子技術發展的必然趨勢。我們將探討集成電路（IC）的基本概念，包括單片集成電路（SSI）、小規模集成電路（MSI）、中規模集成電路（LSI）和大規模集成電路（VLSI）的發展曆程。 數字集成電路： 重點介紹邏輯門（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）的原理及其在構建組閤邏輯電路和時序邏輯電路（如觸發器、寄存器、計數器、微處理器）中的作用。我們將展示如何通過這些基本邏輯單元構成復雜的數字係統。 模擬集成電路： 講解運算放大器（Op-amp）作為萬能的模擬電路器件，其基本構成、工作原理以及在各種模擬信號處理應用中的核心地位，如放大、濾波、積分、微分、信號生成等。我們將也會涉及其他重要的模擬集成電路，如比較器、電壓調節器等。 存儲器： 介紹各類存儲器的工作原理，包括隨機存取存儲器（RAM，如 SRAM 和 DRAM）、隻讀存儲器（ROM，如 PROM, EPROM, EEPROM）以及閃存（Flash Memory）等，理解它們在計算機係統中的作用和數據存儲方式。 先進電子器件：麵嚮未來的創新 除瞭傳統的半導體器件，現代電子技術還不斷湧現齣各種新型、高性能的電子器件，以滿足日益增長的技術需求。 功率器件： 隨著電力電子技術的發展，IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、SCR（可控矽）等大功率開關器件在電源管理、電機驅動、新能源領域扮演著關鍵角色，我們將深入研究它們的特性和應用。 光電子器件： 除瞭 LED 和光電二極管，激光器（Laser）、光調製器、光探測器等光電子器件在光通信、光存儲、光傳感、激光雷達等領域具有不可替代的地位。 微機電係統（MEMS）： 介紹 MEMS 技術如何將微小的機械結構與電子電路集成在一起，從而製造齣微型傳感器、執行器等，廣泛應用於消費電子、汽車電子、醫療器械等領域。 新興材料與器件： 展望電子材料的未來發展，如碳納米管、石墨烯、有機半導體等，以及基於這些材料的新型電子器件的潛在應用，如柔性電子、可穿戴設備等。 應用篇：理論與實踐的深度融閤 電子器件的價值最終體現在其廣泛的應用之中。本書的理論部分將緊密結閤實際應用，通過大量的實例分析，幫助讀者將所學知識融會貫通。 通信係統： 講解電子器件在無綫通信、光縴通信中的作用，如調製解調器、射頻前端、濾波器、放大器等。 計算機係統： 闡述 CPU、內存、存儲設備、輸入輸齣接口等計算機核心部件中電子器件的應用。 消費電子： 分析智能手機、平闆電腦、電視、音響等日常用品中電子器件的巧妙設計和集成。 工業自動化與控製： 介紹傳感器、執行器、PLC（可編程邏輯控製器）等在工業生産中的應用。 汽車電子： 探討電子器件在發動機控製、安全係統、娛樂係統等方麵的關鍵作用。 醫療電子： 分析診斷設備、治療設備、植入式器件等中的電子技術。 新能源領域： 講解電子器件在太陽能電池闆、風力發電機、電動汽車充電樁等中的應用。 學習方法與進階指引 本書不僅提供瞭豐富的理論知識，還注重引導讀者進行科學的學習。我們將提供清晰的學習路徑，建議讀者在掌握基礎理論後，通過大量的電路設計、仿真練習和實際動手實驗來鞏固和深化理解。對於有誌於進一步深造的讀者，我們將提供一些研究方嚮和參考資料，鼓勵大傢在電子器件領域進行更深入的探索和創新。 總結 本書旨在為讀者打造一個紮實的電子器件知識框架，從根本上理解現代電子技術的驅動力。通過係統性地學習，您將能夠： 掌握核心原理： 深刻理解各類電子器件的物理基礎和工作機製。 洞悉設計思想： 理解不同器件的設計考量和優化方嚮。 熟悉應用場景： 能夠將理論知識轉化為實際問題的解決方案。 激發創新靈感： 為未來電子技術的研發和應用提供堅實基礎。 無論您是初學者，還是希望深化理解的專業人士，本書都將是您在電子器件領域探索與進步的理想夥伴。讓我們一同揭開微觀電子世界的神秘麵紗，共同塑造更加智能、互聯的未來。

評分☆☆☆☆☆

《納電子器件及其應用（第2版）》這本書，怎麼說呢，我個人感覺它更像是一本“概念大集閤”，裏麵確實羅列瞭很多新穎的電子器件，從概念到初步的設計思路都有涉及。作者蔡理在介紹這些器件時，用瞭大量的篇幅來闡述其背後的物理原理和工作機製，這一點對於我們這些想深入理解“為什麼”的讀者來說，還是非常有幫助的。比如，他在講解一些量子點、二維材料器件的時候，會細緻地分析電子在這些材料中的行為，以及如何通過外場來調控其性質。這部分內容確實寫得挺紮實的，也讓我對這些新興技術有瞭更宏觀的認識。 不過，也正因為如此，這本書的“應用”部分，在我看來，就顯得有些“淺嘗輒止”瞭。雖然標題寫著“及其應用”，但在實際的章節中，對具體應用的具體分析，比如如何將其集成到實際電路中，如何解決實際工程中遇到的問題，如何進行器件的性能優化和穩定性測試，這方麵的內容相對較少。更多的是停留在“可能有哪些應用前景”，或者“理論上可以這樣用”的層麵。這讓我感覺，看完一遍後，雖然對這些納電子器件有瞭初步的瞭解，但要真正將這些知識運用到實際項目開發中，還需要大量的補充閱讀和實踐摸索。對於希望快速上手開發或者解決具體工程難題的讀者來說，可能會覺得這本書提供的“落地”指導不夠充分。

評分☆☆☆☆☆

讀完《納電子器件及其應用（第2版）》，我最大的感受就是這本書的“理論深度”非常驚人。蔡理教授在編寫這本書時，顯然是投入瞭大量的心血去鑽研底層的科學原理。他對於電子在納米尺度下的行為，以及由此衍生的各種奇特現象，講解得非常透徹。書中的數學推導和物理模型相當嚴謹，很多地方甚至是引用瞭最新的研究成果和前沿理論。如果你是對基礎物理、半導體物理、量子力學等有深厚背景的讀者，那麼這本書無疑是一座寶藏。很多概念的引入和解釋，都做到瞭“抽絲剝繭”，能夠幫助讀者建立起紮實的理論基礎。 然而，這股“學術範”也帶來瞭一些挑戰。對於非專業背景或者初學者來說，這本書的閱讀門檻確實不低。一些章節的公式推導和理論分析，可能會讓讀者感到“雲裏霧裏”，需要花費大量的時間去理解和消化。而且，正如書名所強調的“應用”，雖然裏麵也提到瞭不少潛在的應用方嚮，但這些應用更多的是基於理論推演，對於實際的工程實現細節，比如器件的製備工藝、可靠性問題、成本效益分析等，著重描述的篇幅相對有限。所以，如果你是希望獲得“拿來就能用”的解決方案，或者瞭解當下主流納電子器件的産業化進展，這本書可能不是最直接的選擇。它更偏嚮於“打好地基”，而非“蓋好樓房”。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我最直觀的感受是它的“前瞻性”。蔡理教授在《納電子器件及其應用（第2版）》中，確實觸及瞭許多當前和未來電子技術發展的前沿領域。從納米綫、納米管，到石墨烯、量子點，再到一些更加奇特的拓撲材料器件，書中對這些新興器件的原理和潛力進行瞭廣泛的探討。作者在描述這些器件的工作機製時，常常會引用一些最新的研究成果，這使得整本書充滿瞭“時代感”，讓人能夠感受到電子科學正在發生的巨大變革。 然而，讓我稍感遺憾的是，這本書在“應用”層麵的具體實踐性方麵，略顯不足。雖然書名強調瞭“應用”，但很多關於如何將這些納米電子器件集成到實際係統中的技術細節，以及在實際應用中可能遇到的挑戰（例如功耗、穩定性、互聯技術等），並沒有得到非常深入的闡述。更多的時候，它隻是列舉瞭可能的應用方嚮，而對於如何實現這些應用，以及實現過程中可能需要剋服的工程難題，就比較籠統瞭。這使得讀者在理解瞭理論概念之後，在如何將這些理論轉化為實際産品時，可能會感到“無從下手”，需要自己再去做大量的補充研究和探索。

評分☆☆☆☆☆

《納電子器件及其應用（第2版）》這本書，給我的整體印象是“信息量巨大”，而且非常有“係統性”。蔡理教授在編排這本書時，顯然是做瞭非常周全的考慮，將各種納電子器件按照一定的邏輯順序進行介紹，從基礎的材料特性，到器件的結構設計，再到工作原理和潛在應用，形成瞭一個完整的知識體係。尤其是對於那些希望全麵瞭解納電子器件領域概貌的讀者，這本書提供瞭一個非常好的起點。書中的插圖和圖錶也非常豐富，對於理解抽象概念起到瞭很大的輔助作用。 不過，也正是因為信息量巨大，這本書的“可讀性”對我來說，在某些部分還是有一定挑戰的。一些章節的行文邏輯，或者說敘述方式，可能會讓初次接觸該領域的讀者感到有些晦澀，需要反復閱讀纔能抓住核心要點。而且，雖然書名提到瞭“應用”，但對於具體的應用案例和技術細節的披露，我個人覺得可以更加深入一些。例如，在介紹某個器件的特性後，如果能結閤一兩個實際的、成熟的或者正在開發中的應用案例，詳細分析其優劣勢，以及在實際應用中遇到的工程問題和解決方案，那將極大地提升這本書的實用價值。目前來看，它更像是一本“知識匯編”，而非“實踐指導手冊”。

評分☆☆☆☆☆

《納電子器件及其應用（第2版）》這本書，給我的感覺是一種“視野的拓展”。蔡理老師在裏麵介紹的那些新奇的納電子器件，很多我之前是聞所未聞的。他通過生動的比喻和清晰的圖示，將那些原本非常抽象的概念變得更容易理解。比如，他講到某些利用單分子進行信息存儲的器件時，就好像在描繪一個微觀世界的“機器人”在工作，非常有畫麵感。讀這本書的過程，就像是在逛一個“未來科技博物館”，裏麵陳列著各種各樣讓人驚嘆的“展品”。 但是，對於“應用”的深度，我個人覺得還有提升的空間。書中有提到一些可能的應用場景，比如在生物傳感、能源轉換、高性能計算等方麵，但這些應用大多停留在概念的介紹層麵，缺乏具體的技術細節和案例分析。有時候，我讀完一個器件的介紹，會非常好奇它到底是如何在實際産品中工作的，有沒有已經成熟的商業化産品，或者說，在實現這些應用的過程中，會遇到哪些關鍵的技術瓶頸。如果能在這方麵增加更多具體的、有說服力的例子，或者對某個具體應用方嚮進行更深入的探討，相信這本書的價值會更加凸顯。目前來看，它更像是一個“概念目錄”，而不是一份“應用指南”。