传感器技术及应用电路项目化教程 钱裕禄 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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钱裕禄 著

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出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301221105

商品编码：29465971116

包装：平装

出版时间：2016-04-01

基本信息

书名：传感器技术及应用电路项目化教程

定价：35.00元

作者：钱裕禄

出版社：北京大学出版社

出版日期：2016-04-01

ISBN：9787301221105

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.341kg

编辑推荐

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内容提要

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本书整体编写思路是“模块化 项目化”，模块化突出的是以“被测物理量为研究对象”，每个模块由若干个项目组成，每个项目以某一个具体传感器应用设计为依托。本书内容主要包括：现代检测技术及传感器基础知识；典型传感器及其应用：主要包括超声波传感器、光电传感器、红外传感器、霍尔传感器、气体传感器、温度传感器、湿度传感器和智能化数字传感器等；物联网与传感器网；传感器技术在现代检测系统中的应用。本书可以作为普通高等学校电子信息工程、自动控制、电子工程、应用电子技术、电气工程、工业自动化等相关专业的教学用书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《微纳器件集成与先进封装：突破性能极限的创新之路》 内容概要： 本书深入探讨了当前微纳器件在集成化和封装技术上面临的挑战与机遇，着重阐述了实现器件性能飞跃、功耗降低以及功能拓展的关键技术路径。本书涵盖了从基础的材料选择、器件结构设计，到先进的制造工艺、互连技术，再到复杂的三维集成和异构集成策略，以及最终的封装测试和可靠性保障等多个维度。我们不仅关注单个微纳器件的性能提升，更着力于通过创新的集成和封装方法，构建高性能、高密度、多功能的集成电路系统，以满足日益增长的计算、通信、感知等应用需求。 详细章节内容： 第一部分：微纳器件的集成基础与前沿技术 第一章：微纳器件集成概述与发展趋势 1.1 微纳器件的定义与分类： 详细介绍当前主流的微纳器件类型，包括但不限于CMOS晶体管、MEMS（微机电系统）、光学器件、微流控器件、射频器件、传感器件等，并阐述其基本工作原理和应用领域。 1.2 集成化的驱动力与挑战： 分析摩尔定律的演进，以及后摩尔时代集成化技术（如多芯片集成、3D IC、异构集成）所面临的关键技术瓶颈，如功耗密度、热管理、信号完整性、互连延迟、良率控制等。 1.3 微纳器件集成的关键技术要素： 介绍实现高效集成的核心要素，包括纳米材料的选用与特性、器件结构的优化设计、制造工艺的精度控制、互连技术的性能提升、以及系统级的设计方法。 1.4 未来发展趋势展望： 探讨下一代微纳器件集成的发展方向，如量子计算的集成、生物电子学的融合、类脑计算的硬件实现、以及柔性电子器件的集成化等。 第二章：先进材料在微纳器件集成中的应用 2.1 新型半导体材料： 深入研究第三代半导体材料（如GaN、SiC）在高性能射频、功率器件领域的应用，以及二维材料（如石墨烯、MoS2）在超低功耗、柔性电子和新型传感器件中的潜力。 2.2 功能性纳米材料： 探讨金属纳米材料、氧化物纳米材料、有机半导体材料等在导电、导热、光学、磁性及传感等方面的特性，以及如何将其应用于高性能互连、热管理材料、光电器件和新型传感器件的开发。 2.3 封装材料与界面工程： 分析不同封装材料（如聚合物、陶瓷、金属）的特性及其对器件性能、可靠性和成本的影响。重点介绍界面材料的设计与优化，包括粘合剂、导热界面材料、屏蔽材料等，以改善热阻、电磁兼容性和机械稳定性。 2.4 可持续与绿色材料： 讨论在微纳器件集成中采用环境友好型材料和工艺的必要性，以及生物可降解材料、低能耗制造工艺等在未来发展中的地位。 第三章：高性能微纳器件结构设计与优化 3.1 晶体管结构创新： 详细介绍FinFET、GAAFET（Gate-All-Around FET）、TFET（Tunnel FET）等先进晶体管结构，分析其在提高器件性能、降低亚阈值摆幅和抑制漏电流方面的优势，以及在低功耗应用中的前景。 3.2 MEMS器件的结构设计与集成： 探讨不同类型的MEMS器件（如加速度计、陀螺仪、压力传感器、微镜阵列）的结构设计原理、制造工艺挑战，以及如何将其与CMOS电路进行高效集成，实现功能增强。 3.3 光电器件的结构与集成： 分析光电探测器、发光二极管（LED）、激光器、光调制器等器件的结构特点，以及如何将其与电子器件进行光电集成，实现光通信、光计算和新型显示等应用。 3.4 微流控与生物电子器件： 介绍微流控芯片的设计理念、微通道结构、流体控制技术，以及如何将其与生物传感器、DNA测序、药物筛选等应用相结合，实现微型化、高通量的生物医学检测与分析。 3.5 器件性能仿真与优化工具： 介绍当前主流的器件仿真软件和设计流程，以及如何利用仿真手段对器件结构进行参数化优化，以达到最佳性能指标。 第二部分：先进封装技术与三维集成策略 第四章：现代集成电路封装技术 4.1 传统封装技术回顾与局限： 概述SOP、QFP、BGA等经典封装形式，并分析其在应对高性能、高密度集成需求时的不足。 4.2 先进封装技术分类与原理： 4.2.1 扇出型晶圆级封装（Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP）： 详细介绍FOWLP的工艺流程、结构特点、优势（如更小的尺寸、更高的I/O密度、更好的散热）及其在移动设备、高性能计算中的应用。 4.2.2 硅通孔（Through-Silicon Via, TSV）技术： 深入讲解TSV的制造工艺、电学特性、热学特性以及其在多芯片模组（MCM）、三维集成电路（3D IC）中的核心作用。 4.2.3 2.5D/3D封装技术： 区分2.5D封装（如硅中介层）和3D封装（如堆叠封装），阐述其实现方式、互连密度、性能提升潜力，以及在GPU、AI芯片等领域的应用。 4.2.4 细间距倒装芯片（Fine-Pitch Flip-Chip）与球栅阵列（BGA）： 介绍先进的倒装芯片技术，包括焊球阵列设计、互连材料、高密度BGA的制造，以支持高密度芯片的连接。 4.2.5 封装集成传感器件： 探讨将MEMS传感器、光学传感器等直接集成到封装内部的技术，实现更高的集成度和更优越的性能。 4.3 封装材料与工艺挑战： 分析封装过程中遇到的材料匹配、应力控制、热管理、可靠性等关键技术难题，以及解决这些问题的创新方法。 第五章：三维集成电路（3D IC）的设计与实现 5.1 3D IC的架构与优势： 介绍不同类型的3D IC架构，如TSV堆叠、Wafer-to-Wafer（W2W）堆叠、Chip-to-Wafer（C2W）堆叠等，并分析其在缩短互连长度、提高带宽、降低功耗、减小体积等方面的优势。 5.2 3D IC的关键技术挑战： 深入讨论3D IC设计中的热点问题，包括： 5.2.1 热管理： 三维堆叠带来的散热难题，以及热导材料、散热结构、热感知设计等解决方案。 5.2.2 电源完整性与信号完整性： 在密集互连环境下，如何保证电源的稳定供应和信号的无失真传输。 5.2.3 良率与可靠性： 多芯片堆叠带来的良率下降风险，以及可靠性测试、失效分析和封装设计对良率的影响。 5.2.4 设计自动化（EDA）工具： 3D IC设计流程的复杂性，以及支持3D IC设计、仿真和验证的EDA工具的重要性。 5.3 3D IC的应用领域： 重点介绍3D IC在高性能计算（CPU、GPU）、AI加速器、高端服务器、通信设备、汽车电子等领域的实际应用案例，以及其带来的性能飞跃。 第六章：异构集成与系统级封装（SiP） 6.1 异构集成的概念与驱动力： 解释异构集成（Heterogeneous Integration）的核心思想，即在同一个封装中集成不同类型、不同工艺、不同功能的芯片，以实现功能最优化的系统。 6.2 异构集成技术策略： 详细介绍实现异构集成的主要策略： 6.2.1 多芯片模组（Multi-Chip Module, MCM）： 基于基板（如硅中介层、有机基板）的芯片集成。 6.2.2 Chiplet（芯粒）技术： 将复杂SoC分解成更小的、可重用的、可独立制造的功能模块（Chiplet），然后通过先进封装技术将它们集成在一起。分析Chiplet生态系统、标准化的重要性以及其对芯片设计和制造的颠覆性影响。 6.2.3 集成传感器与执行器： 将MEMS、光学、射频等不同领域的器件与逻辑、存储芯片集成，实现更加智能化的系统。 6.3 系统级封装（System-in-Package, SiP）： 阐述SiP的概念、设计方法和优势，特别是对于那些难以通过单芯片集成实现的复杂功能系统（如智能手机中的射频模块、可穿戴设备的健康监测模块）。 6.4 异构集成与SiP的挑战： 讨论在异构集成和SiP设计中遇到的接口标准化、互连优化、功耗分配、测试验证等方面的挑战。 第三部分：封装测试、可靠性与未来展望 第七章：微纳器件封装的测试与验证 7.1 封装前与封装后测试： 详细介绍芯片在封装前（Wafer Sort）和封装后（Final Test）的测试流程、测试项目和常用测试设备。 7.2 电学性能测试： 关注封装对芯片电学性能的影响，如速度、功耗、信号完整性、串扰等，以及相关的测试方法。 7.3 热性能测试与分析： 介绍封装的热阻测试、热分布分析、以及高温工作下的性能衰减等。 7.4 可靠性测试方法： 深入探讨各种可靠性测试，包括但不限于： 7.4.1 环境应力筛选（ESS）： 高低温循环、温度冲击、湿度应力等。 7.4.2 机械应力测试： 振动测试、跌落测试、弯曲测试等。 7.4.3 寿命测试（Aging Test）： 高温工作寿命（HTOL）、高湿工作寿命（DHOL）等。 7.4.4 特定失效机制测试： 如焊点疲劳、界面失效、电迁移等。 7.5 先进测试技术： 介绍先进的非破坏性检测技术（如X-ray、CT、超声波）、电学故障分析（EFA）技术等。 第八章：微纳器件集成与封装的可靠性保障 8.1 可靠性工程设计原则： 强调在设计阶段就应考虑可靠性因素，包括材料选择、结构设计、工艺参数控制等。 8.2 热应力与机械应力分析： 详细分析封装过程中不同材料的热膨胀系数差异、制造应力、以及在工作过程中产生的应力对器件和封装的潜在影响，并介绍仿真分析和缓解措施。 8.3 材料界面可靠性： 关注不同材料层之间的界面稳定性，如金属互连、焊料连接、导热界面等，以及界面失效的机理和预防方法。 8.4 封装材料的长期稳定性： 评估封装材料在长期工作环境下的化学、物理和机械稳定性，以及抗老化、抗腐蚀性能。 8.5 失效模式与机理研究： 深入剖析微纳器件集成与封装中常见的失效模式（如短路、开路、性能下降、漏电等），并研究其背后的物理和化学机理。 8.6 可靠性预测与寿命评估： 基于加速寿命测试数据，利用加速寿命模型（如Arrhenius模型、Eyring模型）对器件的实际工作寿命进行预测。 8.7 质量管理与标准： 介绍相关的行业标准（如JEDEC、IPC）和质量管理体系在保障微纳器件集成与封装可靠性中的作用。 第九章：未来展望与颠覆性技术 9.1 展望下一代集成技术： 探讨如纳米线、纳米管、碳纳米管等新型器件结构的集成化挑战；柔性、可穿戴电子器件的封装技术；以及基于新原理的计算范式（如神经形态计算、光子计算）的硬件实现。 9.2 智能制造与自动化： 讨论人工智能、机器学习在微纳器件设计、制造、测试和封装过程中的应用，以提高效率、良率和智能化水平。 9.3 绿色与可持续集成： 进一步探讨如何实现低功耗、低碳排放的微纳器件集成与封装，包括使用更节能的材料和工艺，以及延长产品生命周期。 9.4 跨学科融合与新兴应用： 预测微纳器件集成与封装将如何推动生物电子学、能源技术、量子计算、先进感知等领域的发展，以及由此带来的全新应用场景。 本书旨在为从事微纳器件设计、制造、封装、测试以及系统集成的研究人员、工程师和学生提供一个全面、深入的知识框架，帮助他们理解当前技术前沿，应对挑战，并激发创新灵感，共同推动微纳技术向着更高性能、更低功耗、更优集成的方向发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书我早就听说了，一直想找机会好好看看。我是一名电子工程专业的学生，平时对传感器和相关的应用电路很感兴趣，所以当看到这本书的题目时，就觉得非常吸引人。钱裕禄教授的名字也很有分量，感觉这本书的内容肯定会很扎实。我特别期待它能够提供一些实际的项目案例，因为理论知识固然重要，但如果能结合着实际操作，学习效果会事半功倍。我希望这本书能像一个良师益友，不仅能让我理解传感器的工作原理，还能教会我如何将它们集成到实际的电路设计中，解决一些现实问题。比如，关于物联网应用中常用的温湿度传感器、光敏传感器等等，我希望书中能有详细的讲解，并配以电路图和元器件清单，让我能够动手实践。当然，如果能有一些调试技巧和故障排除的经验分享，那就更完美了。我对这本书的期望很高，希望它能帮助我提升在传感器应用领域的专业技能。

评分☆☆☆☆☆

最近刚入手了这本《传感器技术及应用电路项目化教程》，迫不及待地翻阅了一下。首先，书的装帧设计很简洁大方，给人一种专业、严谨的感觉。拿到手里沉甸甸的，一看就知道内容很丰富。虽然我不是科班出身，但对电子技术一直抱有浓厚的兴趣，尤其是传感器在生活中的广泛应用，让我觉得非常神奇。这本书的“项目化教程”这个定位非常打动我，意味着它不会像枯燥的教科书那样只讲理论，而是会带我们一步步做出实际的作品。我尤其关注书中是否会介绍一些新兴的传感器技术，比如 MEMS 传感器、生物传感器等，以及它们是如何与微控制器（如 Arduino 或 STM32）结合，实现智能化控制的。我对书中提到的“应用电路”部分非常期待，希望能够看到清晰的电路原理图和详细的讲解，让我能理解信号的采集、处理和输出过程。如果书中还能提供一些关于元器件选型、PCB 设计的初步指导，那就更贴心了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在嵌入式领域摸爬滚打多年的工程师，我总是在寻找能够快速上手、解决实际问题的技术资料。这本书的标题——《传感器技术及应用电路项目化教程》——正好戳中了我的痛点。我一直觉得，很多传感器相关的书籍理论性太强，讲完原理就没了下文，等到实际项目需要的时候，又不知道该如何下手。而“项目化教程”的模式，让我看到了希望。我希望书中能提供一些成熟的、可复用的项目案例，例如智能家居中的环境监测系统、工业自动化中的位置检测模块、医疗设备中的生理信号采集装置等等。并且，我希望这些项目不仅仅是理论的堆砌，而是能够提供详细的实现步骤、关键代码片段，甚至是一些项目优化和性能提升的建议。这样，我不仅能学到传感器和电路知识，还能直接应用到我的工作中，提高开发效率。

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我是一名退休多年的电子爱好者，现在有更多的时间和精力去钻研自己感兴趣的技术。传感器技术的发展速度让我感到惊讶，而且它们的应用场景几乎无处不在，从智能手机到智能家居，再到各种工业设备，都离不开传感器的功劳。这本书《传感器技术及应用电路项目化教程》对我来说，就像是打开了一扇新世界的大门。我希望能在这本书中找到一些关于传感器基础知识的通俗易懂的讲解，比如不同传感器的类型、工作原理、优缺点等。然后，我更期待的是那些“应用电路”的部分，希望能够看到一些适合初学者或者业余爱好者实践的有趣项目，比如制作一个简单的空气质量检测仪，或者一个能自动调节亮度的台灯。如果书中能提供一些购买常见传感器的渠道和注意事项，那就更周到了。

评分☆☆☆☆☆

这本书我还在犹豫是否入手，但从书名来看，它似乎是为解决实际问题而生的。我是一名产品经理，经常需要与工程师沟通，了解最新的技术趋势，以便更好地规划产品。传感器技术是许多智能产品中不可或缺的核心部件，而理解传感器的特性、如何将其集成到产品中，以及相关的应用电路，对于产品设计和开发至关重要。我希望这本书能提供一种“拿来即用”的视角，帮助我快速了解各种主流传感器的技术参数、适用范围、以及在不同应用场景下的典型电路设计。如果书中能包含一些关于传感器数据接口（如 I2C, SPI, UART）的介绍，以及如何对传感器数据进行初步处理和分析的方法，这将大大提升我的工作效率。我特别期待书中能够展示一些跨领域、创新性的传感器应用案例，激发我开发新产品的灵感。