電子工程物理基礎（第3版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

唐潔影　等編著 著

圖書標籤:

• 電子工程
• 物理基礎
• 半導體物理
• 固體物理
• 電磁場
• 材料科學
• 電路分析
• 物理學
• 電子技術
• 高等教育

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121292804

版次：3

商品編碼：12103401

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-06-01

用紙：膠版紙

頁數：208

字數：360000

內容簡介

　　本教材的優勢和創新在於將量子力學、統計物理、固體物理及半導體物理等有關內容有機地結閤起來，以非物理專業的本科生為主要對象，重在講解最基本的物理概念和物理思想，並用生動通俗的方式敘述和講解相關知識，深入淺齣，強調激發思考興趣的培養。在重視傳統知識架構和知識點的基礎上，還適當增添瞭少量人文色彩。 增加與工程實際相關的一些算例。課後習題部分，將廣泛使用近幾年在相關領域的文獻，依據文獻數據進行針對性的齣題。豐富習題庫的內容，提升習題庫的質量，進一步提升習題庫與具體工程和科研實際的結閤度。達到學有所用的結果。

作者簡介

　　東南大學教授。1993年 “理論物理基礎“教學改革 江蘇省優秀教學成果 三等奬__eol__1997年 “理論物理”東南大學校優秀課程；2003年獲“教學工作優秀一等奬”；2001-2003年獲“三育人積極分子” ，2011年獲“教學工作優秀”二等奬。

目錄

目 錄

第1章 微觀粒子的狀態

1.1 微觀粒子的力學

1.1.1 粒子、波動和統計

1.1.2 微觀粒子的發現

1.2 單個微觀粒子的狀態

1.2.1 微觀粒子和運動方程

1.2.2 波態和物理量

1.2.3 勢阱模型

1.2.4 諧振子模型

1.2.5 氫原子模型

1.2.6 勢壘模型

1.2.7 微擾問題

1.3 大量微觀粒子的狀態

1.3.1 經典統計分析原理

1.3.2 麥剋斯韋-玻爾茲曼分布

1.3.3 玻色�舶�因斯坦分布

1.3.4 費米-狄拉剋分布

問題與習題

第2章 晶體中原子的狀態

2.1 固體原子的結閤

2.1.1 原子間的力

2.1.2 原子間的鍵

2.2 晶體原子的排列

2.2.1 晶體和非晶體

2.2.2 晶體的幾何結構

2.2.3 晶體的物理結構

2.2.4 晶體的倒易結構

2.3 晶體原子的振動

2.3.1 原子序列的運動

2.3.2 簡單晶格的格波

2.3.3 復式晶格的格波

2.4 聲子

2.4.1 從格波到聲子

2.4.2 聲子氣的統計分布

2.4.3 聲子氣的統計性質

2.4.4 聲子氣的單元性質

問題與習題

第3章 晶體中的大量電子

3.1 大量電子的運動

3.1.1 多體模型

3.1.2 統計模型

3.2 自由電子氣

3.2.1 自由電子氣的統計分布

3.2.2 費米能級

3.2.3 固體的統計性質

3.3 周期勢場下的電子氣

3.3.1 布洛赫電子與能帶圖

3.3.2 近自由電子與禁帶

3.3.3 緊束縛電子與允帶

3.3.4 布洛赫電子的實際情況

3.4 外界作用下的電子

3.4.1 固體中電子的概念

3.4.2 固體中電子的運動

3.4.3 固體的導電性

問題與習題

第4章 半導體電流理論

4.1 半導體常識

4.1.1 晶格和能帶

4.1.2 電子和空穴

4.1.3 半導體術語

4.2 熱平衡

4.2.1 本徵半導體

4.2.2 淺能級雜質半導體

4.2.3 其他摻雜情況

4.3 産生�哺春�

4.3.1 躍遷常識

4.3.2 受激産生

4.3.3 自發復閤

4.4 漂移〖CD*2〗擴散

4.4.1 近經典粒子氣

4.4.2 漂移電流

4.4.3 擴散電流

4.5 連續性運動

4.5.1 連續性方程

4.5.2 多子和少子電流

4.5.3 穩態綜閤運動

4.5.4 瞬態綜閤運動

4.5.5 溫度和強電場效應

問題與習題

第5章 半導體結構理論

5.1 材料

5.1.1 無機體材料

5.1.2 有機體材料

5.1.3 低維材料

5.2 pn結

5.2.1 基本結構

5.2.2 常規特性

5.2.3 異常特性

5.3 異質結

5.3.1 基本結構

5.3.2 優異特性

5.4 金屬-半導體結構

5.4.1 基本結構

5.4.2 肖特基接觸

5.4.3 歐姆接觸

5.5 MOS結構

5.5.1 基本結構

5.5.2 介質電荷

5.5.3 錶麵態

5.6 應用實例分析

問題與習題

附錄A 常用物理參數

參考文獻

前言/序言

第3版前言

“電子工程物理基礎”涉及量子物理、統計物理、固體物理基礎以及半導體物理方麵的有關內容。

量子物理、統計物理和固體物理原本是綜閤性大學物理係的重要理論基礎課。但隨著現代科學技術的發展，大量多樣的新材料、新器件不斷湧現，既發展瞭應用，也豐富瞭理論。新型材料、器件尺寸更小，原理更新，功能更全，與基礎物理的聯係更加密切。所以，多年來大多數工科院校的電子工程及有關專業類普遍開設瞭量子力學、統計物理、固體物理和半導體物理的課程。

編者在多年的教學實踐中感到，理工科院校電子工程等專業類的培養目標、課程設置以及學生對理論基礎知識需求的深度、廣度，都與物理類專業存在很大差異。因此，沿用過去的模式，分門彆類去講授這幾門課顯得難以適應相關工科專業的特點及專業方嚮的發展。另一方麵，這幾門課本身有著內在的聯係，理論物理基礎是正確理解固體物理的前提，而半導體理論則是固體物理的特殊應用。基於上述原因，我們嘗試著將這幾門課中有關內容結閤起來，作為一門課程進行係統的講授。為此，編寫瞭這本配套的教材《電子工程物理基礎》。本教材在2002年齣版後，經過多年使用，獲得瞭不錯的效果，並於2006年被正式列選普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，2014年又被遴選為“十二五”江蘇省高等學校重點教材(編號：2014-1-138)（電子科學與技術類專業精品教材）。

本教材以非物理類專業的本科生為主要讀者，以培養學生離開書本後仍能獨立思考，自由想象為目的，努力搭建一套符閤常識，前後連貫的知識體係。在物理層麵上，著重展現基礎物理體係的完整架構，理性關係和邏輯順序。在工程層麵上，著重提示基礎理論轉嚮實際應用後從術語體係和關注對象上發生的變化。

為此，本次修訂對內容布局進行瞭較大幅度調整。教材不急於巨細無遺地鋪陳理論，而是以每種物理的的基本對象、基本量和基本規律為知識核心，引導讀者通過常識性思考而非記憶來瞭解物理架構，形成簡明完整的物理圖景。行文中還參考瞭新興的科普作品，適當增添瞭人文色彩，增強瞭閱讀性。本次修訂中，第1章做瞭部分調整，以粒子、波動和統計概念為基礎重述瞭物理框架。第2章和第3章分彆選取大量原子核和大量電子為觀測對象，示範物理體係在固體中的主要應用。第4章加強敘述瞭半導體理論與前文物理和後文應用的邏輯關係。第5章增加瞭各種常用半導體材料及新型低維材料的相關介紹，根據發展需要，增加瞭“應用實例分析”章節。

考慮到不同學校不同專業對該課程的教學要求不盡相同，本教材可靈活使用。例如，以物理為側重點，主要講授第1~3章，用32~48學時，後兩章作為前三章的應用實例自學。又如，以工程為側重點，第1章自學，主要講授第2~5章，用48學時。也可以5章內容全講授，約用64學時。

本教材第1版由東南大學唐潔影、劉柯林、汪開源執筆。

第2版由東南大學唐潔影、宋競對原教材進行重編。

本次由東南大學唐潔影、宋競、萬能對第2版進行較大篇幅的修訂。

編者

2016年6月於南京

固體物理導論：從晶格振動到能帶結構 作者： [此處填寫一位相關領域資深學者的名字] 齣版社： [此處填寫一傢知名科技或學術齣版社的名稱] 版次： 第一版 頁數： 約 650 頁 裝幀： 精裝/平裝 (根據實際情況) 定價： [此處填寫一個閤理的價格] --- 內容簡介： 本書旨在為物理學、材料科學、化學工程以及相關電子工程領域的本科高年級學生和研究生提供一個深入而嚴謹的固體物理學基礎。它不僅僅是一本概念的羅列，更是一部構建完整理論框架的工具書，強調從基本量子力學原理齣發，係統地推導和闡釋晶體物質的宏觀和微觀性質。 核心目標： 本書的核心目標是使讀者能夠理解並掌握晶體結構、晶格動力學、電子在周期勢場中的行為，以及由此衍生的固體材料的電學、磁學和光學特性。我們力求在數學嚴謹性和物理直觀性之間找到最佳平衡點，通過大量的實例和精選的習題來鞏固學習效果。 結構與深度： 本書共分為十二個章節，循序漸進地引導讀者深入固體物理學的核心領域： 第一部分：晶體的幾何與動力學基礎 第一章：晶體結構與對稱性 本章首先迴顧晶體學的基本概念，包括點陣、晶胞、布拉維點陣以及七大晶係。重點深入探討晶體中的平移對稱性和鏇轉對稱性，引入密堆積結構（如麵心立方和六方最密堆積）的詳細幾何分析。隨後，引入倒易點陣（Reciprocal Lattice）的概念，解釋其在描述衍射現象中的核心作用。本章還詳細介紹瞭如何利用群論工具（如點群和空間群）來係統化地描述晶體的對稱性，為後續的能帶理論奠定數學基礎。 第二章：晶格振動與聲子 本章聚焦於晶體內部原子的集體激發——聲子。從一維單原子鏈和雙原子鏈的荷姆霍茲方程開始，係統推導瞭晶格的色散關係 $omega(mathbf{k})$。我們將清晰區分聲學支和光學支，並詳細討論色散麯綫的物理意義。隨後，將理論推廣至三維晶體，引入聲子密度、準粒子概念以及聲子熱力學。重點討論德拜模型和愛因斯坦模型，並從統計力學角度推導晶格比熱容（特彆是低溫下的 $T^3$ 定律），以及熱導率的玻爾茲曼輸運方程基礎。 第三章：晶體的熱學性質與缺陷 在掌握瞭聲子理論後，本章探討晶體中的熱力學行為。詳細分析聲子散射機製，包括聲子-聲子散射（三聲子過程）、聲子-電子散射以及聲子-缺陷散射，這些是理解熱阻的物理根源。此外，本章還深入討論晶體中存在的各種晶體缺陷（點缺陷、綫缺陷、麵缺陷）的形成熱力學、結構特點及其對材料宏觀性能（如擴散、機械強度）的影響。 第二部分：電子的量子力學描述 第四章：單電子近似與布洛赫定理 本章是全書的理論核心。我們從薛定諤方程在周期性勢場中的應用齣發，嚴格推導布洛赫定理（Bloch's Theorem），解釋其在描述晶體中電子波函數形式上的決定性意義。詳細分析能帶結構（Band Structure）的形成過程，解釋布洛赫電子的有效質量概念，以及如何利用能帶理論來區分導體、半導體和絕緣體。 第五章：近似方法與能帶計算 為瞭實際計算能帶結構，本章介紹瞭幾種關鍵的近似方法。首先是緊束縛法（Tight-Binding Method），用於理解局域電子行為，並推導其色散關係。其次是近自由電子模型（Nearly Free Electron Model），重點分析布拉格反射在形成能帶間隙中的作用。最後，對更精確的計算方法，如綴閤法（APW）和密度泛函理論（DFT）的基本思想進行概述，說明其在現代材料設計中的應用前景。 第六章：費米麵與電子輸運基礎 本章將能帶理論與統計物理相結閤，引入費米-狄拉剋分布，精確描述在不同溫度下電子的占據概率。重點講解如何利用電子在倒易空間中的運動來定義和理解費米麵（Fermi Surface）。通過計算態密度（Density of States, DOS），我們能解釋材料的比熱、磁化率等性質。本章還初步引入玻爾茲曼輸運方程，用於描述電子在外加電場和磁場下的運動，推導齣電導率和霍爾效應的經典描述。 第三部分：電子的相互作用與材料特性 第七章：導體與金屬的性質 本章專注於金屬的電學和磁學性質。深入探討德魯德模型（Drude Model）的局限性，並利用費米液體理論（Fermi Liquid Theory）對金屬的輸運性質進行修正。在磁性方麵，詳細分析抗磁性（朗之萬與居裏順磁性）的微觀起源，並深入探討鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性，引入平均場理論（Mean Field Theory）來解釋自發磁化的形成。 第八章：半導體物理導論 本章是半導體器件物理的基礎。詳細分析本徵半導體中的載流子濃度、載流子遷移率，並討論雜質摻雜（N型與P型）對載流子濃度的精確控製。重點研究電子和空穴的有效質量，並推導電子在不同散射機製（聲子、雜質）下的遷移率公式。此外，對PN結的形成、能帶圖的彎麯以及理想PN結的伏安特性進行詳盡的分析。 第九章：半導體異質結與器件 在理解瞭PN結的基礎上，本章將討論更復雜的半導體結構，如MOS結構和雙極性晶體管（BJT）的基本工作原理。重點分析晶格失配、界麵態對異質結性能的影響。通過分析能帶圖在不同材料界麵處的匹配和失配，讀者將理解異質結構（如異質結激光器和高電子遷移率晶體管 HEMT）的設計原理。 第十章：介電性質與鐵電體 本章關注材料在外加電場下的極化響應。從麥剋斯韋方程組在介質中的應用齣發，係統推導宏觀極化強度。詳細討論三種主要的極化機製：電子極化、離子極化和取嚮極化。重點深入研究鐵電體的現象，包括自發極化、居裏點以及電滯迴綫，並簡要介紹壓電效應的晶體學對稱性要求。 第十一章：磁性材料的微觀理論 本章深入磁性物理學的理論層麵。除瞭平均場理論外，將引入對鐵磁性的更精確描述——交換相互作用（Exchange Interaction）的量子力學起源，特彆是自鏇波理論（Magnons）和朗道-費米液體理論的初步概念。此外，將討論磁疇結構、磁疇壁以及磁記錄材料中的重要現象。 第十二章：超導電性 本章作為固體物理的終極課題之一，介紹宏觀量子現象——超導電性。從邁斯納效應和零電阻現象齣發，引入倫敦方程組。隨後，詳細闡述BCS理論的核心思想，包括電子-聲子耦閤形成的庫珀對（Cooper Pair），以及超導態的能隙結構。最後，概述Ginzburg-Landau 理論和高溫超導材料的現狀。 --- 本書特點： 1. 理論的連貫性： 全書從晶格振動開始，層層遞進到電子的能帶結構，再到由電子-電子和電子-聲子相互作用導緻的宏觀電磁性質，邏輯鏈條清晰，確保瞭概念的無縫銜接。 2. 數學工具的應用： 強調利用傅裏葉分析、群論基礎以及量子力學的算符方法來解決實際物理問題，而不是僅停留在定性描述。 3. 深度與廣度的平衡： 在覆蓋標準固體物理核心內容的同時，對現代材料科學熱點（如異質結、高溫超導）給予瞭足夠的篇幅，使其兼具教材和參考書的價值。 4. 豐富的插圖與習題： 包含數百幅精心製作的能帶圖、晶格結構圖和物理過程示意圖，並為每一章設計瞭難度分層的習題，以幫助讀者檢驗對抽象概念的理解程度。 本書是希望深入理解凝聚態物質基本原理的物理、化學和材料科學專業人士不可或缺的工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為那些和我一樣，對電子工程充滿好奇但又對物理感到畏懼的同學量身定做的。它沒有讓我在浩瀚的物理海洋中迷失方嚮，而是給我提供瞭一艘穩固的船，讓我能夠有條不紊地航行。我最喜歡的是它的“概念先行”的教學模式。在引入復雜的數學公式之前，它總是會先用非常形象的語言和生動的類比，幫助我們建立起對物理現象的直觀理解。比如，講到電場和磁場的時候，它用“場的綫”的概念來解釋場的作用範圍和方嚮，這比直接看抽象的公式要容易理解得多。而且，書中的每一個例子都非常貼切，緊密結閤瞭電子工程中的實際應用，讓我能夠看到學習物理的實際價值。我尤其喜歡它在講解量子力學基礎部分時，那種抽絲剝繭般的講解方式，讓我這個物理“小白”也能理解一些半導體和材料科學的底層原理。這本書讓我覺得，物理不再是枯燥的公式推導，而是探索世界奧秘的鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，要真正掌握一門學科，不僅僅是要能理解概念，更重要的是要能靈活運用。而《電子工程物理基礎（第3版）》恰恰在這方麵做得非常齣色。它不像有些教材那樣，講完理論就戛然而止，而是通過大量的、具有挑戰性的習題，引導我們去思考如何將所學的知識應用到解決實際問題中。這些習題的設計非常巧妙，有些是純粹的理論推導，有些則需要我們將多個物理概念結閤起來進行分析，甚至還有一些是結閤瞭工程實際的案例分析。我記得有一道關於麥剋斯韋方程組應用的題目，一開始我感到無從下手，但通過反復琢磨書中的講解和思路提示，最終成功地解決瞭問題，那種成就感是無與倫比的。這本書讓我明白，物理不僅僅是知識的積纍，更是一種思維方式的訓練，它教會我如何去分析問題、分解問題，並最終找到解決方案。這對於我未來在電子工程領域的學習和工作，將是寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我大學物理的“救星”！之前上課聽得雲裏霧裏，老師講的那些波動、場什麼的，感覺就像是在聽天書。直到我拿到這本《電子工程物理基礎（第3版）》，我的世界觀瞬間被顛覆瞭。它不是那種乾巴巴的理論堆砌，而是用非常直觀、生動的方式，把那些抽象的概念具象化瞭。我記得最清楚的是講到電磁波傳播那一章，作者用瞭一個類比，把電磁波想象成水波在池塘裏擴散，一下子就打通瞭我思維的任督二脈。而且，書裏的插圖質量也超高，那些復雜的電路圖、波形圖，都畫得清晰明瞭，配閤文字講解，簡直是“如虎添翼”。更棒的是，每章節後麵都有精心設計的習題，難度循序漸進，從基礎概念的鞏固到應用題的拓展，我做完感覺自己真的掌握瞭知識點，而不是死記硬背。這本書讓我第一次覺得，物理竟然可以這麼有趣，而且和我的專業聯係得這麼緊密。之前對物理的恐懼感蕩然無存，取而代之的是一種探索的樂趣和自信。

評分☆☆☆☆☆

說實話，《電子工程物理基礎（第3版）》給我帶來的最大改變，是讓我對工程實踐的理解提升瞭一個層次。我一直覺得，工程師就是搭建電路、編寫代碼的，但這本書讓我明白，這一切的背後，都離不開紮實的物理基礎。它讓我看到瞭那些看似簡單的電子元件，例如電阻、電容、電感，是如何在微觀層麵遵循物理定律工作的，而這些微觀的規律，又如何影響著宏觀的電路行為。書中通過大量生動的工程實例，將理論知識與實際應用緊密結閤，例如，它會解釋為什麼電容在高頻電路中扮演著濾波器的角色，為什麼電感可以用於儲能，這些都讓我茅塞頓開。而且，它不僅僅局限於直流電路，對於交流電路中的相位、阻抗等概念，也講解得非常透徹，讓我能夠理解信號是如何在電路中傳輸和處理的。做完這本書，我感覺自己不再是那個隻會“組裝”電子設備的人，而是開始真正“理解”它們的工作原理，這讓我對未來的電子工程學習充滿瞭期待和信心。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，在接觸《電子工程物理基礎（第3版）》之前，我對“物理”這個詞一直抱有一種敬畏甚至畏懼的態度。總覺得那是一門高深莫測、離生活遙遠的學科。然而，這本書徹底改變瞭我的看法。它以一種非常人性化的方式，將那些看似復雜的物理原理，如同剝洋蔥一般層層解析，直到露齣最核心、最本質的部分。我尤其欣賞書中對於“為什麼”的深入探討，它不僅僅告訴你“是什麼”，更重要的是解釋瞭“為什麼會這樣”，這對於理解知識的本質至關重要。例如，在講解半導體物理時，它沒有直接丟齣一堆能帶圖和費米能級，而是從原子結構、電子運動的宏觀錶現入手，逐步引導讀者建立起對半導體特性的直觀認識。這種循序漸進、由淺入深的講解方式，對於我這樣的“物理小白”來說，簡直是福音。書中的語言風格也十分友好，沒有過多晦澀的術語，即便是初學者也能輕鬆理解。做完習題後，我感覺自己不僅僅是學會瞭知識，更是培養瞭一種分析問題、解決問題的能力，這對於我未來的學習和工作都大有裨益。