电子材料与器件原理－下册：应用篇 (加)卡萨普,汪宏 西安交通大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[加] 卡萨普，汪宏 著

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• 西安交通大学出版社
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出版社： 西安交通大学出版社

ISBN：9787560531557

商品编码：11878398620

包装：平装

出版时间：2009-07-01

图书基本信息
图书名称	电子材料与器件原理－下册：应用篇	作者	(加)卡萨普,汪宏
定价	54.00元	出版社	西安交通大学出版社
ISBN	9787560531557	出版日期	2009-07-01
字数	631000	页码	708
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.663Kg

内容简介

本书全面而系统地阐述了电子材料与器件的基础理论和各类功能材料与器件的原理和性能。全书分为上、下两册：上册为理论篇，主要阐述电子材料与器件涉及的基础理论。内容包括材料科学基础概论、固体中的电导和热导、量子物理基础和现代固体理论；下册为应用篇，主要讨论各种功能材料与器件的原理与性能，内容包括半导体、半导体器件、电介质材料与绝缘、磁性与超导性、材料的光学特性等专题。 　　本书适合作为高等院校电子科学与工程、电气科学与工程、材料科学、应用物理、计算机、信息处理、自动控制等相关学科的高年级本科生或研究生的专业课程教材，也可作为相关领域的科学家、工程师和高校师生的参考用书。

作者简介

萨法·卡萨普（S.O.Kasap），是加拿大萨斯喀彻温大学（University of Saskatchewan）电气工程系教授以及加拿大电子材料与器件首席科学家（Canada Research Chair）。他于1976年、1978年和1983年在伦敦大学帝国理工学院（Imperial College of Science。Technology and Medicin

目录

译者序 前言 下册（应用篇）目录 　第5章 半导体 　　5.1 本征半导体 　　　5.1.1 硅晶体与能带图 　　　5.1.2 电子与空穴 　　　5.1.3 半导体的电导 　　　5.1.4 电子与空穴的浓度 　　5.2 非本征半导体 　　　5.2.1 n型掺杂 　　　5.2.2 p型掺杂 　　　5.2.3 补偿掺杂 　　5.3 电导率与温度的关系 　　　5.3.1 载流子浓度与温度的关系 　　　5.3.2 漂移迁移率及其与温度和杂质的关系 　　　5.3.3 电导率与温度的关系 　　　5.3.4 简并半导体与非简并半导体 　　5.4 复合与少数载流子注入 　　　5.4.1 直接复合与间接复合 　　　5.4.2 少数载流子寿命 　　5.5 扩散方程、电导方程与无规则运动 　　5.6 连续方程 　　　5.6.1 与时间有关的连续方程 　　　5.6.2 稳态连续方程 　　5.7 光吸收 　　5.8 压阻性 　　5.9 肖特基结 　　　5.9.1 肖特基二极管 　　　5.9.2 肖特基太阳能电池 　　5.10 欧姆接触与热电制冷机 　　5.11 直接带隙与间接带隙的半导体 　　5.12 间接复合 　　5.13 非晶态半导体 　第6章 半导体器件 　　6.1 理想pn结 　　　6.1.1 无偏压：开路 　　　6.1.2 正偏：扩散电流 　　　6.1.3 正偏：复合和总电流 　　　6.1.4 反向偏压 　　6.2 pn结能带图 　　　6.2.1 开路 　　　6.2.2 iE偏和反偏 　　6.3 pn结的耗尽层电容 　　6.4 扩散（存储）电容和动态电阻 　　6.5 反向击穿：雪崩击穿和齐纳击穿 　　　6.5.1 雪崩击穿 　　　6.5.2 齐纳击穿 　　6.6 双极晶体管 　　　6.6.1 共基极直流特性 　　　6.6.2 共基极放大器 　　　6.6.3 共射极直流特性 　　　6.6.4 低频小信号模型 　　…… 第7章 电介质材料和绝缘 第8章 磁性和超导性 第9章 材料的光学特性 附录A 布喇格衍射定律与X射线衍射 附录B 通量、光通量和辐射亮度 附录C 主要符号和缩写 附录D 元素特性（氢至铀） 附录E 一些常数和有用的资料

编辑推荐

文摘

序言

电子材料与器件原理－下册：应用篇 （加）卡萨普，汪宏 著 西安交通大学出版社 前言 在现代科技飞速发展的浪潮中，电子材料与器件是支撑这一切的基石。从微小的芯片到庞大的通信网络，从日常的消费电子到尖端的航空航天，无不渗透着电子材料与器件的智慧结晶。本书《电子材料与器件原理－下册：应用篇》正是为了满足日益增长的电子工程、材料科学、物理学以及相关交叉学科研究与应用的需求而编写。 本书的姊妹篇——《电子材料与器件原理－上册：基础篇》已对电子材料与器件的基础理论、基本概念、关键物理原理进行了系统而深入的阐述，为读者构建了扎实的理论框架。在本下册“应用篇”中，我们将重点聚焦于这些基础原理在实际电子器件中的具体体现与应用，旨在帮助读者理解各类电子器件的工作机制，掌握其设计与制备的关键技术，并深入探讨其在现代电子技术中的前沿发展与未来趋势。 本册内容的选择，以当前电子信息产业的实际需求和未来发展方向为导向，力求涵盖具有代表性和前瞻性的电子材料与器件。我们深知，理论知识的掌握固然重要，但将其转化为实际应用，实现从“知道”到“会用”的飞跃，更是学习的精髓所在。因此，本册在介绍各类器件时，不仅仅停留在原理层面，更会深入到器件的结构、性能、制备工艺、测试方法以及具体的应用场景，力求为读者提供一个全面而立体的认识。 本书的写作团队由在电子材料与器件领域具有深厚学术造诣和丰富实践经验的专家组成。我们吸收了国内外最新的研究成果和工程实践经验，力求内容的前沿性、科学性与实用性。我们希望通过本书，能够帮助工程师、科研人员、研究生乃至对电子信息技术充满热情的爱好者，更深刻地理解电子材料与器件的奥秘，激发创新灵感，推动相关领域的进步。 在阅读过程中，建议读者能够将本书内容与上册知识相结合，融会贯通。同时，鼓励读者在理论学习之余，关注相关器件的实际产品和市场动态，将所学知识与现实世界紧密联系起来。 我们深信，掌握电子材料与器件的应用原理，是开启下一代电子技术之门的钥匙。期待本书能成为您在这条探索之路上的忠实伙伴。 目录概览 (示意性，实际内容详见正文) 第一部分：半导体材料与器件的应用 章 1：集成电路制造的关键材料与工艺 1.1 高纯度半导体材料（硅、锗、化合物半导体）的制备与提纯技术 1.2 光刻技术中的光刻胶、掩模版材料及其关键工艺 1.3 薄膜沉积技术（CVD, PVD, ALD）及其在集成电路中的应用 1.4 刻蚀技术（干法刻蚀、湿法刻蚀）的原理与器件结构控制 1.5 金属互连材料（铜、铝、钨）及其阻挡层/扩散阻挡层材料 1.6 介质材料（SiO2, Si3N4, Low-k介质）在器件隔离与绝缘中的应用 1.7 封装材料与技术对器件可靠性的影响 章 2：双极晶体管（BJT）与场效应晶体管（FET）的现代应用 2.1 BJT的电流放大机制与高频、大功率应用 2.2 MOSFET的栅控原理与微电子器件的核心地位 2.3 结型场效应晶体管（JFET）的结构特点与应用领域 2.4 FinFET、GAAFET等先进晶体管结构在高性能计算中的作用 2.5 功率晶体管（IGBT, MOSFET）在电力电子领域的应用 2.6 CMOS电路设计与优化中的器件选择与参数控制 章 3：半导体存储器器件 3.1 DRAM（动态随机存取存储器）的原理、结构与发展 3.2 SRAM（静态随机存取存储器）的结构特点与高速缓存应用 3.3 NAND Flash与NOR Flash（非易失性存储器）的写入、擦除机制与应用 3.4 新型存储器技术（MRAM, ReRAM, PCM）的原理与未来展望 章 4：光电子器件 4.1 发光二极管（LED）的发光原理、结构与颜色调控 4.2 激光二极管（LD）的激励辐射原理、阈值电流与应用 4.3 光电二极管（PD）的光电转换机制与探测器应用 4.4 光电晶体管（Phototransistor）的灵敏度与应用 4.5 太阳能电池（光伏器件）的能带结构、转换效率与材料选择 4.6 光学传感器与成像器件 第二部分：新型电子材料与器件的应用 章 5：压电材料与传感器件 5.1 压电效应与逆压电效应在材料中的表现 5.2 压电陶瓷（PZT等）的制备与性能优化 5.3 压电器件（传感器、驱动器、滤波器）的设计与应用 5.4 压电材料在能量收集与微机电系统（MEMS）中的应用 章 6：铁电材料与存储器件 6.1 铁电畴结构与极化反转机制 6.2 铁电材料（BaTiO3, PZT等）的电学特性 6.3 铁电存储器（FeRAM）的工作原理与优势 6.4 铁电材料在传感器、滤波器等领域的应用 章 7：巨磁阻（GMR）与隧道磁阻（TMR）材料及应用 7.1 GMR与TMR效应的物理机制 7.2 磁性多层膜材料的设计与制备 7.3 GMR/TMR传感器在硬盘磁头、磁场探测等领域的应用 7.4 磁性随机存取存储器（MRAM）的发展 章 8：二维材料（石墨烯、TMDs等）在电子器件中的应用 8.1 石墨烯的独特电学特性与载流子传输 8.2 二维过渡金属硫族化合物（TMDs）的半导体特性 8.3 基于二维材料的高速晶体管、传感器与光电器件 8.4 二维材料的异质结与多层结构应用 章 9：有机半导体材料与器件 9.1 有机半导体材料的分子结构与电荷传输机制 9.2 有机发光二极管（OLED）的发光原理与结构设计 9.3 有机薄膜晶体管（OTFT）的制备与性能提升 9.4 有机太阳能电池（OSC）的效率瓶颈与材料创新 9.5 有机电子学的未来应用前景 第三部分：先进电子器件与系统集成 章 10：微机电系统（MEMS）与纳米机电系统（NEMS） 10.1 MEMS/NEMS器件的加工技术与设计原理 10.2 MEMS传感器（加速度计、陀螺仪、压力传感器）的应用 10.3 MEMS执行器与微流控器件 10.4 NEMS器件的独特优势与发展方向 章 11：柔性电子与可穿戴设备 11.1 柔性基底材料与柔性互连技术 11.2 柔性显示、柔性传感器与柔性电路板 11.3 可穿戴电子设备的材料选择与器件集成 11.4 生物电子学与健康监测应用 章 12：功率电子器件的最新进展 12.1 宽禁带半导体（SiC, GaN）的优势与应用 12.2 高压、高频功率器件的设计与可靠性 12.3 功率集成电路（PIC）的发展 12.4 新型功率器件在新能源、电动汽车领域的应用 章 13：未来电子器件的探索与展望 13.1 量子点与纳米材料在新型电子器件中的应用 13.2 生物电子学与仿生器件 13.3 神经形态计算与类脑器件 13.4 智能材料与自修复电子器件 13.5 电子信息产业的可持续发展与绿色制造 内容详述（节选示例，以本书实际内容为准） 第一部分：半导体材料与器件的应用 章 1：集成电路制造的关键材料与工艺 集成电路（IC）的微型化和高性能化是现代电子技术的核心驱动力。本章将深入剖析集成电路制造过程中至关重要的各种材料及其对应的工艺技术，为理解现代半导体器件的“诞生”过程奠定坚实基础。 1.1 高纯度半导体材料（硅、锗、化合物半导体）的制备与提纯技术：本书将首先回顾单晶硅的生长方法，如柴可拉斯基（Czochralski）法，并重点探讨其杂质控制和缺陷抑制技术，这是获得高性能半导体器件的前提。对于锗材料，将介绍其在特定应用（如高速器件）中的优势及制备工艺。此外，化合物半导体（如GaAs, GaN, InP）因其优异的电子和光电性能，在本章中也将得到重点介绍，包括其外延生长（如MOCVD, MBE）的关键技术和在高速通信、LED、激光器等领域的应用。 1.2 光刻技术中的光刻胶、掩模版材料及其关键工艺：光刻是定义集成电路图形的关键步骤。本书将详细阐述光刻胶的类型（正性、负性），其敏化剂、聚合物和溶剂的化学原理，以及曝光、显影过程如何影响图形精度。掩模版（mask/reticle）作为图形转移的载体，其高精度制造和材料（如石英玻璃、铬层）的特性也将在本章得到深入探讨。对于先进的光刻技术（如深紫外光刻 DUV、极紫外光刻 EUV），将重点介绍其工作原理、光源选择和对材料的新要求。 1.3 薄膜沉积技术（CVD, PVD, ALD）及其在集成电路中的应用：集成电路的构建依赖于在衬底上精确沉积各种功能的薄膜。化学气相沉积（CVD）作为最常用的技术之一，本书将对其等离子体增强CVD（PECVD）、低压CVD（LPCVD）、高密度等离子体CVD（HDPCVD）等变种进行详细介绍，阐述其在介质层、金属层、多晶硅等薄膜制备中的应用。物理气相沉积（PVD），包括溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation），也将被深入讲解，特别是其在金属互连层和阻挡层材料沉积中的作用。原子层沉积（ALD）以其极高的精度和均匀性，在栅介质、高k介质和表面处理中展现出独特优势，本书也将重点解析其沉积机理和应用。 1.4 刻蚀技术（干法刻蚀、湿法刻蚀）的原理与器件结构控制：刻蚀是移除不需要的材料以形成器件图形的另一关键步骤。本书将区分干法刻蚀（如等离子体刻蚀、反应离子刻蚀RIE）和湿法刻蚀。对于干法刻蚀，将深入分析其化学反应和物理轰击机理，重点讲解其在实现高深宽比、高选择性、低损伤的图形刻蚀方面的技术细节，以及如何通过调整工艺参数来精确控制器件结构。湿法刻蚀则会介绍其化学反应和在特定应用中的优势。 1.5 金属互连材料（铜、铝、钨）及其阻挡层/扩散阻挡层材料：随着集成电路的集成度不断提高，金属互连技术变得尤为关键。本书将重点讨论铜互连技术（利用电化学沉积ECD）及其化学机械抛光（CMP）工艺，并分析铜互连带来的挑战，如扩散问题。铝互连作为早期技术，也将被提及。此外，阻挡层/扩散阻挡层材料（如TaN, TiN, W）在防止互连金属向半导体扩散、提高互连可靠性方面的作用将得到详细阐述。 1.6 介质材料（SiO2, Si3N4, Low-k介质）在器件隔离与绝缘中的应用：介质材料在集成电路中起着隔离、绝缘和栅介质的作用。本书将详细介绍二氧化硅（SiO2）的生长和性质，以及氮化硅（Si3N4）在钝化和保护层中的应用。随着芯片速度的提升，降低RC延迟成为重要课题，因此，低介电常数（Low-k）材料及其在层间介质中的应用将是本章的重点，包括其材料种类、制备技术和面临的挑战。 1.7 封装材料与技术对器件可靠性的影响：尽管封装位于芯片制造之后，但其材料和技术对最终器件的性能、可靠性和寿命有着至关重要的影响。本书将探讨封装材料（如环氧树脂、陶瓷、金属）的导热、绝缘、机械性能等要求，以及常用的封装技术（如引线键合、倒装芯片）如何影响信号传输和散热。 ... (其他章节内容将遵循类似方式进行详细阐述) 通过以上对部分章节内容的示例性展开，可以看出本书旨在提供全面、深入且具有实践指导意义的电子材料与器件应用知识。它不仅关注理论原理，更强调材料的选择、工艺的实现、器件的设计以及在实际系统中的集成应用。 --- 以上内容为本书《电子材料与器件原理－下册：应用篇》的简介与部分章节内容的详述，旨在提供全面、深入的电子材料与器件应用知识。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚毕业不久的电子技术爱好者，虽然学业上接触过一些基础的电子知识，但总觉得对现实世界中那些精密的电子设备是如何制造出来的，以及它们的“灵魂”——那些核心的电子材料和器件，是如何运作的，还停留在非常模糊的层面。我特别喜欢拆解一些老旧的电子产品，然后尝试去理解里面每一个零件的功能，但很多时候，我发现即使拆开了，也不知道那些五颜六色、奇形怪状的小东西到底是什么，更别说它们的原理了。我希望这本书的“应用篇”能够像一本“电子产品拆解指南”一样，用非常通俗易懂的语言，结合丰富的插图和真实的器件照片，来讲解各种常见的电子材料和器件的实际应用。比如，它能不能详细介绍一下智能手机里那些摄像头传感器是如何工作的，或者音响里那些扬声器单元的原理是什么。如果这本书能够讲解一些DIY电子项目会用到的基础元器件，比如 Arduino 上常用的那些模块，以及它们背后的电子原理，那我一定会爱不释手。

评分☆☆☆☆☆

我是一名电子产品测评博主，我日常的工作需要深入了解各种电子产品的技术细节，以便为我的观众提供更专业、更深入的测评内容。目前市面上很多电子产品评测，要么流于表面，要么过于技术化，很难做到既严谨又易懂。我一直希望有一本书能够系统地讲解各种电子材料和器件在实际产品中的应用，帮助我更好地理解产品的设计理念和技术创新点。例如，在测评一款高端智能手机时，我需要了解其屏幕所使用的AMOLED材料的特性，以及与LCD屏幕相比的优势；在评测一款游戏本时，我需要知道其散热系统中使用的热管技术和导热材料的原理；在评测一款音频设备时，我需要了解其内部使用的DAC（数模转换器）和放大器芯片的工作原理，以及它们对音质的影响。如果这本书的“应用篇”能够提供这些层面的深入讲解，并配以一些实际产品的案例分析，那将是我内容创作的宝贵财富。我希望它能成为我“深度解析”各类电子产品的“秘密武器”。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对半导体行业有浓厚兴趣的学生，我一直在寻找能够帮助我深入理解半导体器件制造工艺和未来发展趋势的书籍。我知道半导体材料的选择对器件的性能至关重要，但目前我接触到的文献大多集中在理论层面，对于具体到不同应用场景下，哪些材料是主流，它们各自的优劣势是什么，以及如何通过工艺调整来优化器件性能，这些信息往往零散且难以获取。我特别希望这本书的“应用篇”能够在这方面有所突破，能够详细介绍当前主流的半导体材料，例如硅、砷化镓、氮化镓等，以及它们在不同器件（如晶体管、LED、激光器等）中的应用。如果这本书能对这些材料的制备工艺、掺杂技术、以及与器件性能之间的关联性进行深入的剖析，甚至可以展望一下碳化硅、二维材料等新型半导体材料在未来的应用前景，那将是对我巨大的启发。我希望它能成为我理解和预测半导体技术发展方向的“导航仪”。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我最近的“救星”！我是一名电子工程专业的研究生，最近在做一个关于新型传感器设计的项目，一直卡在材料选择和器件性能优化上，感觉脑袋都要炸了。偶然间翻到这本书，虽然之前我接触的电子材料领域书籍大多比较偏重理论基础，要么就是非常狭窄的某个方向，要么就是太过于概括，不够深入，很难直接应用到实际研究中。这本书的“应用篇”定位一下就吸引了我。我特别看重它能否提供一些具体的、可操作的指导，而不是泛泛而谈。比如，我特别想了解不同介电材料在不同应用场景下的具体优缺点，以及如何根据器件的性能要求来权衡选择。这本书如果能深入分析一些主流的传感器技术，例如压电、热电、光电等，并详细介绍其核心材料的性质、制备工艺以及可能遇到的挑战，那将对我完成项目大有裨益。我希望它能像一本“工具箱”一样，为我提供解决实际问题所需的各种“零件”和“说明书”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对“电子材料与器件原理”这类书的印象一直停留在枯燥的物理公式和抽象的模型上，总觉得它们离实际的应用场景太远了。我是一名刚入行的嵌入式工程师，工作中经常需要接触到各种电子元器件，比如各种晶体管、二极管、传感器、存储器等等，但对于它们的底层工作原理和材料选择的考量，我一直知之甚少，这导致在选择替代元器件或者排查一些疑难杂症时，总是显得力不从心。我特别期待这本书的“应用篇”能够接地气一些，用更直观、更贴近实际工程应用的方式来讲解。比如，它如果能详细介绍不同类型的 MOSFET 在不同电路中的具体应用，以及它们在选择时需要关注哪些关键参数，而不是仅仅停留在 p-n 结的理论层面。又或者，对于一些常用的存储器，如 NOR Flash 和 NAND Flash，它们在读写速度、功耗、寿命等方面有何差异，以及在设计嵌入式系统时应该如何取舍，这些都是我非常想了解的内容。如果这本书能够提供一些实际的案例分析，或者指出一些常见的工程设计误区，那对我来说价值就太大了。