职业院校教学用书·电子类专业:电子材料与元器件

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蔡清水,蔡博 编
图书标签:
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出版社: 电子工业出版社
ISBN:9787121111976
版次:1
商品编码:10429470
包装:平装
开本:16开
出版时间:2010-07-01
用纸:胶版纸
页数:173
字数:294400
正文语种:中文

具体描述

内容简介

《电子材料与元器件》从职业教育的发展实际出发,贯彻落实“以服务为宗旨、以就业为导向、以能力为本位”的职业教育办学指导思想,结合有关的职业资格标准和行业职业技能鉴定标准,立足于少理论多实际,着重从使用者的角度,介绍基本及新型的电子材料、元件与器件之分类、结构、性能、主要参数、品种型号、检测方法和典型应用。
全书共分十章。主要介绍电子材料及各种类型的电阻器、电容器、电感器、半导体分立器件、集成电路、半导体显示器件、电声器件、谐振元件及开关与接插件等。书中每一节末尾均配有适量的习题,供学习者思考。
《电子材料与元器件》涵盖面宽,图文并茂,内容浅显,文字简练,通俗易懂。可作为职业院校、技工学校教材,也可作为从事有关电子专业的生产和维修人员的培训教材及电子技术爱好者的自学参考书。

目录

第一章 常用电子材料
第一节 常用线材
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 绝缘材料
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第三节 磁性材料
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第四节 常用工具、仪表、器材
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第五节 电池
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

第二章 电阻及电阻元件
第一节 电阻器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 电位器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第三节 敏感电阻器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

第三章 电容及电容元件
第一节 电容器概述
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 固定电容器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第三节 可变电容器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

第四章 电感及电感元件
第一节电感元件的基本知识
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 电感器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第三节 小型变压器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

第五章 半导体分立器件
第一节 二极管
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 特殊二极管
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第三节 三极管
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第四节 场效应管
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第五节 晶体闸流管
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第六节 光敏器件
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

第六章 集成电路
第一节 集成运算放大器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 数字集成电路
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第三节 功能集成电路
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第四节 集成稳压器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第五节 无线遥控器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

第七章 半导体显示器件
第一节 发光二极管
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 LED显示屏
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第三节 液晶显示器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

第八章 电声器件
第一节 扬声器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 耳机和蜂鸣器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第三节 传声器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

第九章 谐振元件
第一节 石英晶体
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 滤波器
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

第十章 开关与接插件
第一节 普通开关
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第二节 智能开关
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习
第三节 常用接插件
第一部分 实例示范
第二部分 基本知识
第三部分 课后练习

精彩书摘

敏感电阻器是指其电阻值对于温度、电压、光照、湿度、机械力、磁通以及气体浓度等具有敏感特性,当这些量发生变化时,敏感电阻器的阻值就会随着而发生改变,呈现不同的电阻值。根据对不同量的敏感,敏感电阻器可分为热敏、湿敏、压敏、光敏、力敏、磁敏和气敏等类型敏感电阻器。敏感电阻器所用的材料几乎都是半导体材料,这类电阻器又称半导体电阻器。敏感电阻器在电路中的图形符号是在普通电阻器电路图形符号中间加一斜线,表示阻值随外界条件(温度、电压、光度、湿度等)变化而变化,并用不同字母注明敏感电阻器的类型。

前言/序言

  随着职业教育培养技能型、实用型人才,培养从事生产、技术、服务、管理一线的高素质劳动者的定位,以及科学技术的发展,特别是电工、电子技术日新月异的发展,电气工程技术从业人员在迅速增加。
  为适应职业教育改革方向,充分体现新知识、新技术、新工艺和新材料,更加贴近教学的实际需求。本书在教学内容上立足于少理论多实际,以启蒙为目的,强调具体操作,以利于读者“学习知识,掌握技能”目标的实现;并参考有关职业技能鉴定标准,注意衔接岗位,贴近生产实践,兼顾考工要求。在实施教学过程中力求深入浅出,循序渐进。力图体现以全面素质教育为基础、以就业为导向、以职业能力为本位、以学生为主体的教学理念。
  本书采用现行国家标准的图形和文字符号,遵循同一体例来编写每一节。通过大量的实物图片和图表,着重从使用者的角度,介绍常用的和基本的电子材料、元件与器件之分类、结构、性能、主要参数、品种型号、适用范围、检测方法、典型应用和使用时的注意事项。并对新型的电子材料、元器件也择要作了适当介绍。利于教学,便于自学。
  本书由蔡清水、蔡博共同主编。辛从阳、喻安年、黄斌、余力、罗永高、朱明伟和谌键参加了编写。
  由于编者水平、经验有限,时间仓促,书中难免存在疏漏和不足之处,恳请广大读者提出批评与建议。
  教材建议学时方案如下表,供任课教师参考。
《电子材料与元器件》 一本面向职业院校电子类专业的入门级教材 内容简介 本书旨在为职业院校电子类专业的学生提供系统、扎实的电子材料与元器件基础知识。内容涵盖了电子材料的基本分类、性能特点、制备工艺,以及各类常用电子元器件的原理、结构、特性、选用与应用。本书强调理论与实践相结合,力求帮助学生建立清晰的知识体系,为后续深入学习和实际操作打下坚实基础。 第一篇 电子材料 第一章 绪论 电子材料的定义与分类: 介绍电子材料在电子信息产业中的核心地位,阐述其作为电子元器件基础材料的广泛应用。我们将从宏观角度,初步了解电子材料在不同应用场景下的多样性,如导电、绝缘、半导体、压电、磁性等特性材料。 电子材料的基本性能指标: 重点讲解理解电子材料性能的关键参数,如电导率、电阻率、介电常数、介电损耗、磁导率、矫顽力、晶体结构、熔点、硬度、热膨胀系数等。理解这些指标的物理意义及其对元器件性能的影响至关重要。 电子材料的发展趋势: 展望电子材料领域的最新研究方向和未来发展趋势,例如纳米材料、功能复合材料、生物电子材料等的兴起,以及它们在微型化、高性能化、智能化电子设备中的潜在应用。 第二章 金属材料 金属的导电性能: 深入剖析金属作为优良导体的物理机制,包括自由电子理论,金属晶体结构与导电性的关系。 常用金属导电材料: 详细介绍铜、银、铝等在电子工业中作为导线、触点、印刷电路板(PCB)基材等应用的金属材料,分析它们的优缺点及适用范围。 金属电阻材料: 讲解合金电阻材料(如康铜、镍铬合金)的特性,以及它们在电阻器、电加热元件等方面的应用。 金属触点材料: 介绍用于开关、继电器等电子元器件中的触点材料,如银基合金、铜基合金等,分析其电接触可靠性、耐磨损性等关键性能。 金属在磁性材料中的应用: 简单介绍铁、钴、镍等铁磁性金属元素及其合金在磁芯、永磁体等中的基础应用。 第三章 绝缘材料 绝缘材料的定义与作用: 明确绝缘材料在电子电路中的隔离、支撑、保护等关键作用,防止电流短路和漏电,确保电路的稳定运行和人身安全。 绝缘材料的分类: 无机绝缘材料: 详细介绍陶瓷(如氧化铝、氧化锆)、玻璃、云母等材料的特性,以及它们在高频、高温环境下的优异绝缘性能。 有机绝缘材料: 重点讲解聚合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯(PTFE))、环氧树脂、聚酰亚胺等材料的结构、性能特点、电气绝缘性能、耐热性、耐化学腐蚀性等。 绝缘材料的电气性能指标: 讲解击穿电压、绝缘电阻、介电损耗角正切等关键参数,并分析它们对电子元器件设计和可靠性的影响。 常用绝缘材料的结构与性能: 结合具体实例,如电缆绝缘层、PCB基板、电子元器件的封装材料等,阐述不同绝缘材料在实际应用中的选择依据。 第四章 半导体材料 半导体材料的基本概念: 介绍半导体的导电性介于导体和绝缘体之间,以及其在特定条件下(如温度、掺杂)电导率可控的独特性质。 本征半导体与杂质半导体: 详细讲解本征半导体(如纯硅、纯锗)的导电机制,以及通过掺杂(加入施主或受主杂质)形成N型和P型杂质半导体,并解释载流子的形成和迁移过程。 重要的半导体材料: 硅(Si): 重点介绍硅作为目前最广泛使用的半导体材料,分析其高纯度提炼、晶体生长技术(如直拉法、区熔法)、晶圆制造工艺。 锗(Ge): 介绍锗作为早期半导体材料的地位,以及其在特定领域(如红外探测)的应用。 化合物半导体: 介绍砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)等化合物半导体材料的优势,如高电子迁移率、宽禁带等,以及它们在高速器件、光电器件、功率器件等领域的应用。 半导体材料的制备与特性: 简要介绍外延生长、离子注入等半导体制造过程中的关键技术。 第五章 压电、铁电与磁性材料 压电材料: 讲解压电效应(正压电效应和逆压电效应),介绍压电陶瓷(如锆钛酸铅PZT)和压电晶体(如石英)的结构与性能,以及它们在传感器、执行器、谐振器等方面的应用。 铁电材料: 介绍铁电材料的自发极化、居里温度等特性,以及它们在存储器(如铁电存储器FRAM)、传感器中的应用。 磁性材料: 磁性材料的分类: 讲解顺磁性、反磁性、铁磁性、亚铁磁性等基本磁性。 软磁材料: 介绍铁氧体、硅钢片等软磁材料的特点(低矫顽力、高磁导率),以及它们在变压器、电感器、电动机中的应用。 硬磁材料: 介绍永磁材料(如铁氧体永磁、钕铁硼永磁)的特点(高矫顽力、高剩磁),以及它们在扬声器、电机、磁力分离器等方面的应用。 第二篇 电子元器件 第六章 电阻器 电阻器的作用与分类: 介绍电阻器在电路中的限流、分压、降压、匹配等作用。根据材料和结构,分为固定电阻器和可变电阻器。 固定电阻器: 碳膜电阻器: 介绍其结构、优缺点、常用规格。 金属膜电阻器: 讲解其精度高、稳定性好的特点,及其在精密电路中的应用。 氧化膜电阻器: 介绍其耐高温、高阻值的特性。 线绕电阻器: 阐述其功率大、散热好的特点,以及在功率电路中的应用。 其他类型电阻器: 简要介绍水泥电阻、片式电阻等。 可变电阻器: 电位器: 介绍其作为分压元件的原理,以及在音量控制、调节电路中的应用。 可调电阻器(微调电阻): 介绍其精度调节功能。 电阻器的参数选择: 讲解阻值、功率、精度、温度系数、额定电压等关键参数的选择原则,并结合电路实例进行说明。 第七章 电容器 电容器的作用与分类: 介绍电容器在电路中的储能、滤波、耦合、旁路、振荡等作用。根据介质材料,主要分为电解电容器、陶瓷电容器、薄膜电容器、云母电容器等。 电解电容器: 详细介绍铝电解电容器和钽电解电容器的结构、工作原理、极性、容量范围,以及它们的优缺点和应用领域(如电源滤波、耦合)。 陶瓷电容器: 介绍其高频特性好、体积小的优点,按介电材料分为C0G、X7R、Y5V等类别,并讲解不同类别的特性差异和应用。 薄膜电容器: 介绍聚酯、聚丙烯等薄膜电容器的特点,如损耗小、稳定性好,常用于音频耦合、滤波等。 其他类型电容器: 简要介绍云母电容器(高频高压)、可变电容器(调谐电路)等。 电容器的参数选择: 讲解容量、耐压、损耗、极性、尺寸等参数的选择原则,并结合实际电路进行举例说明。 第八章 电感器 电感器的作用与分类: 介绍电感器在电路中的储能、滤波、变压、耦合、阻抗匹配等作用。根据结构,主要分为空心电感器、铁芯电感器(包括铁氧体、铁粉芯、金属磁芯等)。 空心电感器: 介绍其在高频电路中的应用,以及线圈匝数、直径、长度等对电感值的影响。 铁芯电感器: 铁氧体电感器: 介绍其在中低频下的应用,如滤波、储能。 铁粉芯电感器: 讲解其在功率因数校正(PFC)电路、开关电源中的应用。 金属磁芯电感器: 介绍其在高频下的低损耗特性。 功率电感器: 讲解其在开关电源、DC-DC转换器中的储能作用,以及对电流能力、饱和电流的要求。 电感器的参数选择: 讲解电感值、额定电流、品质因数(Q值)、直流电阻、尺寸等参数的选择原则。 第九章 变压器 变压器的基本原理: 讲解电磁感应原理,以及变压器在电路中改变电压、电流、阻抗的作用。 变压器的分类: 根据用途,分为电源变压器、隔离变压器、阻抗匹配变压器、射频变压器等。 变压器的结构与绕组: 介绍铁芯类型(叠片式、铁氧体)、初级绕组、次级绕组的匝数比与电压、电流的关系。 变压器的参数选择: 讲解额定功率、电压比、频率、效率、绝缘耐压等参数的选择要点。 第十章 半导体二极管 半导体二极管的基本结构与原理: 介绍PN结的形成、单向导电性,以及正向导通、反向击穿等特性。 二极管的分类与应用: 整流二极管: 讲解其在AC-DC转换电路中的作用。 稳压二极管(齐纳二极管): 介绍其利用反向击穿电压的恒定性实现稳压的功能。 发光二极管(LED): 讲解其发光原理、颜色、亮度,以及在指示、显示、照明等领域的广泛应用。 肖特基二极管: 介绍其低正向压降、开关速度快的优点,常用于高频整流、开关电源。 光敏二极管: 讲解其对光的响应特性,用于光电检测。 二极管的参数选择: 讲解最大正向电流、反向耐压、正向压降、漏电流等关键参数。 第十一章 半导体三极管(晶体管) 晶体管的基本结构与工作原理: 双极型晶体管(BJT): 介绍NPN型和PNP型三极管的结构,基极、集电极、发射极的电流放大作用,以及共发射极、共集电极、共基极三种基本组态。 场效应晶体管(FET): 介绍结型场效应管(JFET)和金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)的结构,栅极、漏极、源极的工作原理,以及其电压控制特性。MOSFET因其低功耗、高输入阻抗等优势,在现代电子电路中应用尤为广泛。 晶体管的放大作用与开关作用: 阐述晶体管在不同工作区域下的特性,以及其在放大电路和开关电路中的应用。 晶体管的参数选择: 讲解电流放大系数(β)、最大集电极电流、最大集电极-发射极电压、功耗等关键参数。 第十二章 集成电路(IC)基础 集成电路的定义与优点: 介绍集成电路是将多个电子元器件(电阻、电容、晶体管等)集成在同一块半导体衬底上形成的电子器件,具有体积小、功耗低、可靠性高、成本低等优点。 集成电路的分类: 模拟集成电路: 介绍运算放大器(Op-Amp)、滤波器、稳压器等模拟信号处理的集成电路。 数字集成电路: 介绍逻辑门(AND, OR, NOT)、触发器、计数器、微处理器(CPU)、存储器(RAM, ROM)等数字信号处理的集成电路。 集成电路的封装: 介绍常见的封装形式,如DIP、SOP、QFP、BGA等,及其对散热、布线的影响。 集成电路的选用: 简要介绍根据功能需求、性能参数、接口方式等选择合适的集成电路。 第十三章 其他常用电子元器件 继电器: 介绍电磁继电器、固态继电器的工作原理,以及其在电路中的开关控制作用。 传感器: 简要介绍各类传感器的基本原理和应用,如温度传感器、光传感器、压力传感器等。 晶体振荡器: 介绍其提供稳定时钟信号的功能,在数字电路和通信系统中的重要性。 连接器与开关: 介绍各类插座、插头、按钮开关、拨动开关等在电路连接与控制中的作用。 实践指导与拓展 电子元器件的识别与测量: 提供如何识别元器件的型号、参数,以及使用万用表等测量工具进行基本测试的方法。 典型电路分析: 结合实际应用,分析电阻、电容、电感在滤波、耦合电路中的作用;分析二极管、三极管在整流、放大、开关电路中的工作过程。 元器件的选型实例: 提供一些实际的元器件选型案例,帮助学生理解参数选择的依据和技巧。 本书在编写过程中,力求语言通俗易懂,图文并茂,并结合了大量的实例,旨在帮助职业院校学生更好地理解电子材料与元器件的奥秘,为他们未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。

用户评价

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作为一名对微控制器(MCU)开发有点兴趣的初学者,我一直想搞清楚那些封装在小小的芯片里的复杂电路到底是怎么工作的。这本书的“电子元器件”部分,虽然没有直接讲MCU,但它对那些构成MCU核心的元器件,比如电阻、电容、电感、各种二极管和三极管,都进行了非常细致的描述。我特别关注了它关于电容的讲解,不仅区分了极性电容和无极性电容,还讲了它们在滤波、耦合、旁路电路中的作用,以及它们对交流信号的阻抗特性。这让我明白,为什么在MCU的电源输入端需要加滤波电容,以及不同类型的电容会对信号产生怎样的影响。另外,书里关于各种传感器的工作原理的介绍,虽然不深入,但点到了很多基础,比如热敏电阻、光敏电阻等,让我对如何将物理世界的信号转化为电信号有了初步的认识。我觉得,这本书就像一个“万花筒”,虽然没有直接展示MCU的完整图景,但它把构成这个图景的各种“小零件”都讲清楚了,这对于后续我进一步学习MCU的内部结构和外设接口,打下了坚实的基础。它让我不再是“盲目”地使用元器件,而是能有意识地去理解它们的功能和限制。

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我最近在学习数字逻辑电路,所以就找了些相关的书籍来参考。这本书虽然名字里有“电子材料与元器件”,但我觉得它在一些基础器件的介绍上,和数字电路设计紧密相关。比如,它在讲解CMOS管的开关特性时,就非常详尽,画出了不同的栅极电压下,NMOS和PMOS的导通状态,这对于理解CMOS门电路的构成原理至关重要。书中还涉及了TTL(晶体管-晶体管逻辑)系列的一些基本单元,比如与非门、或非门,以及它们的内部结构和工作原理,这对于理解数字系统的底层逻辑非常有帮助。我尤其喜欢它在分析这些逻辑门电路时,会结合晶体管的导通和截止特性来解释,这样就能理解为什么这些门电路会产生特定的逻辑输出。虽然这本书不是专门讲数字逻辑的,但它对这些基础元器件的深入讲解,反而给了我一种“触类旁通”的感觉。它让我明白,我们日常接触的各种数字芯片,其核心都是由这些最基本的晶体管组成的,理解了它们的特性,也就理解了数字世界的基石。有些章节关于传输延迟、功耗这些概念的引入,也让我开始思考数字电路设计中的性能和效率问题,这比单纯记忆逻辑门的功能更有深度。

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我之前上过一些关于模拟电路的课程,对滤波器、放大器这些概念有点模糊。这本书里关于各种被动元器件(电阻、电容、电感)在模拟电路中的应用,写得相当不错。它不仅讲解了这些元器件本身的物理特性,还把它们放到具体的电路中去解释,比如如何用电阻和电容组成RC低通滤波器,如何分析其截止频率;如何用电感和电容组成LC谐振电路。我特别喜欢它在讲解电感时,引入了电磁感应的概念,以及线圈的自感和互感,这让我更容易理解为什么电感会对变化的电流产生阻碍作用,以及它在储能方面的特性。书里还提到了差分信号、共模信号这些在模拟电路设计中很重要的概念,并且解释了如何通过差分放大器来抑制共模干扰,这对于理解高性能模拟系统的设计思路非常有帮助。尽管书名是“电子材料与元器件”,但它通过对这些基础元器件的深入讲解,实际上为我们理解更复杂的模拟电路搭建了桥梁。它让我明白,很多看似复杂的模拟电路,其核心原理都离不开对这些基本元器件特性的巧妙运用。

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这本书我翻了翻,感觉内容确实挺扎实的,尤其是在基础理论的讲解上,作者用了不少篇幅来深入剖析,像晶体管的PN结原理、MOSFET的工作特性这些,都讲得非常透彻,不是那种浅尝辄止的介绍。我印象比较深的是关于半导体材料的章节,里面不仅列举了硅、锗等常见材料的特性,还对它们的能带结构、载流子行为做了详细的推导和说明,虽然有些地方公式比较多,但结合图示和文字解释,感觉还是能理解的。另外,在讲解二极管、三极管等基本元器件时,作者也花了不少心思去区分不同类型的应用场景,比如PN结二极管在整流、稳压方面的作用,以及三极管在放大、开关电路中的不同配置。我个人觉得,对于想打牢电子基础的同学来说,这部分内容非常有价值,可以帮助我们建立起对电子元器件工作本质的深刻认识,而不是停留在“会用”的层面。书里的一些实验示例也挺有启发性,虽然我还没来得实践,但光是看文字描述,就能想象出一些简单的电路搭建过程,这对于将理论知识转化为实践技能很有帮助。整体而言,这本书给我一种“厚重感”,内容不浮夸,注重基本功的训练,这一点我很赞赏。

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我是在一个朋友的推荐下看到这本书的,当时我正在学习一些基础的电气工程知识。这本书在“电子材料”部分,对半导体材料的晶体结构、晶格振动、热导率这些物理性质的介绍,让我觉得非常“硬核”。它不仅仅是罗列数据,而是通过一些物理模型来解释这些性质的来源,比如在讲解晶体材料的导电性时,会涉及到费米能级、电子有效质量等概念,虽然这些概念我之前接触过,但这本书的讲解方式,让我有了更深刻的理解。我尤其关注了书中关于绝缘材料和导体材料的分类,以及它们在实际应用中的界限,比如陶瓷、聚合物的绝缘性能,以及不同金属的导电性差异。这对于理解电路板的制造工艺、电线电缆的设计等都有一定的启发意义。虽然我不是材料专业出身,但这本书让我对构成电子器件和电路的“基石”有了更宏观的认识。它让我明白,很多电子产品的性能,最终都取决于其底层材料的特性,而不仅仅是电路设计的巧妙。它提供了一个从微观材料层面去理解宏观电子世界的视角,这种感觉很新颖,也很有深度。

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