电子工程物理基础（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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唐洁影　等编著 著

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• 电子工程
• 物理基础
• 半导体物理
• 固体物理
• 电磁场
• 材料科学
• 电路分析
• 物理学
• 电子技术
• 高等教育

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121292804

版次：3

商品编码：12103401

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-06-01

用纸：胶版纸

页数：208

字数：360000

内容简介

　　本教材的优势和创新在于将量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理等有关内容有机地结合起来，以非物理专业的本科生为主要对象，重在讲解最基本的物理概念和物理思想，并用生动通俗的方式叙述和讲解相关知识，深入浅出，强调激发思考兴趣的培养。在重视传统知识架构和知识点的基础上，还适当增添了少量人文色彩。 增加与工程实际相关的一些算例。课后习题部分，将广泛使用近几年在相关领域的文献，依据文献数据进行针对性的出题。丰富习题库的内容，提升习题库的质量，进一步提升习题库与具体工程和科研实际的结合度。达到学有所用的结果。

作者简介

　　东南大学教授。1993年 “理论物理基础“教学改革 江苏省优秀教学成果 三等奖__eol__1997年 “理论物理”东南大学校优秀课程；2003年获“教学工作优秀一等奖”；2001-2003年获“三育人积极分子” ，2011年获“教学工作优秀”二等奖。

目录

目 录

第1章 微观粒子的状态

1.1 微观粒子的力学

1.1.1 粒子、波动和统计

1.1.2 微观粒子的发现

1.2 单个微观粒子的状态

1.2.1 微观粒子和运动方程

1.2.2 波态和物理量

1.2.3 势阱模型

1.2.4 谐振子模型

1.2.5 氢原子模型

1.2.6 势垒模型

1.2.7 微扰问题

1.3 大量微观粒子的状态

1.3.1 经典统计分析原理

1.3.2 麦克斯韦-玻尔兹曼分布

1.3.3 玻色�舶�因斯坦分布

1.3.4 费米-狄拉克分布

问题与习题

第2章 晶体中原子的状态

2.1 固体原子的结合

2.1.1 原子间的力

2.1.2 原子间的键

2.2 晶体原子的排列

2.2.1 晶体和非晶体

2.2.2 晶体的几何结构

2.2.3 晶体的物理结构

2.2.4 晶体的倒易结构

2.3 晶体原子的振动

2.3.1 原子序列的运动

2.3.2 简单晶格的格波

2.3.3 复式晶格的格波

2.4 声子

2.4.1 从格波到声子

2.4.2 声子气的统计分布

2.4.3 声子气的统计性质

2.4.4 声子气的单元性质

问题与习题

第3章 晶体中的大量电子

3.1 大量电子的运动

3.1.1 多体模型

3.1.2 统计模型

3.2 自由电子气

3.2.1 自由电子气的统计分布

3.2.2 费米能级

3.2.3 固体的统计性质

3.3 周期势场下的电子气

3.3.1 布洛赫电子与能带图

3.3.2 近自由电子与禁带

3.3.3 紧束缚电子与允带

3.3.4 布洛赫电子的实际情况

3.4 外界作用下的电子

3.4.1 固体中电子的概念

3.4.2 固体中电子的运动

3.4.3 固体的导电性

问题与习题

第4章 半导体电流理论

4.1 半导体常识

4.1.1 晶格和能带

4.1.2 电子和空穴

4.1.3 半导体术语

4.2 热平衡

4.2.1 本征半导体

4.2.2 浅能级杂质半导体

4.2.3 其他掺杂情况

4.3 产生�哺春�

4.3.1 跃迁常识

4.3.2 受激产生

4.3.3 自发复合

4.4 漂移〖CD*2〗扩散

4.4.1 近经典粒子气

4.4.2 漂移电流

4.4.3 扩散电流

4.5 连续性运动

4.5.1 连续性方程

4.5.2 多子和少子电流

4.5.3 稳态综合运动

4.5.4 瞬态综合运动

4.5.5 温度和强电场效应

问题与习题

第5章 半导体结构理论

5.1 材料

5.1.1 无机体材料

5.1.2 有机体材料

5.1.3 低维材料

5.2 pn结

5.2.1 基本结构

5.2.2 常规特性

5.2.3 异常特性

5.3 异质结

5.3.1 基本结构

5.3.2 优异特性

5.4 金属-半导体结构

5.4.1 基本结构

5.4.2 肖特基接触

5.4.3 欧姆接触

5.5 MOS结构

5.5.1 基本结构

5.5.2 介质电荷

5.5.3 表面态

5.6 应用实例分析

问题与习题

附录A 常用物理参数

参考文献

前言/序言

第3版前言

“电子工程物理基础”涉及量子物理、统计物理、固体物理基础以及半导体物理方面的有关内容。

量子物理、统计物理和固体物理原本是综合性大学物理系的重要理论基础课。但随着现代科学技术的发展，大量多样的新材料、新器件不断涌现，既发展了应用，也丰富了理论。新型材料、器件尺寸更小，原理更新，功能更全，与基础物理的联系更加密切。所以，多年来大多数工科院校的电子工程及有关专业类普遍开设了量子力学、统计物理、固体物理和半导体物理的课程。

编者在多年的教学实践中感到，理工科院校电子工程等专业类的培养目标、课程设置以及学生对理论基础知识需求的深度、广度，都与物理类专业存在很大差异。因此，沿用过去的模式，分门别类去讲授这几门课显得难以适应相关工科专业的特点及专业方向的发展。另一方面，这几门课本身有着内在的联系，理论物理基础是正确理解固体物理的前提，而半导体理论则是固体物理的特殊应用。基于上述原因，我们尝试着将这几门课中有关内容结合起来，作为一门课程进行系统的讲授。为此，编写了这本配套的教材《电子工程物理基础》。本教材在2002年出版后，经过多年使用，获得了不错的效果，并于2006年被正式列选普通高等教育“十一五”国家级规划教材，2014年又被遴选为“十二五”江苏省高等学校重点教材(编号：2014-1-138)（电子科学与技术类专业精品教材）。

本教材以非物理类专业的本科生为主要读者，以培养学生离开书本后仍能独立思考，自由想象为目的，努力搭建一套符合常识，前后连贯的知识体系。在物理层面上，着重展现基础物理体系的完整架构，理性关系和逻辑顺序。在工程层面上，着重提示基础理论转向实际应用后从术语体系和关注对象上发生的变化。

为此，本次修订对内容布局进行了较大幅度调整。教材不急于巨细无遗地铺陈理论，而是以每种物理的的基本对象、基本量和基本规律为知识核心，引导读者通过常识性思考而非记忆来了解物理架构，形成简明完整的物理图景。行文中还参考了新兴的科普作品，适当增添了人文色彩，增强了阅读性。本次修订中，第1章做了部分调整，以粒子、波动和统计概念为基础重述了物理框架。第2章和第3章分别选取大量原子核和大量电子为观测对象，示范物理体系在固体中的主要应用。第4章加强叙述了半导体理论与前文物理和后文应用的逻辑关系。第5章增加了各种常用半导体材料及新型低维材料的相关介绍，根据发展需要，增加了“应用实例分析”章节。

考虑到不同学校不同专业对该课程的教学要求不尽相同，本教材可灵活使用。例如，以物理为侧重点，主要讲授第1~3章，用32~48学时，后两章作为前三章的应用实例自学。又如，以工程为侧重点，第1章自学，主要讲授第2~5章，用48学时。也可以5章内容全讲授，约用64学时。

本教材第1版由东南大学唐洁影、刘柯林、汪开源执笔。

第2版由东南大学唐洁影、宋竞对原教材进行重编。

本次由东南大学唐洁影、宋竞、万能对第2版进行较大篇幅的修订。

编者

2016年6月于南京

固体物理导论：从晶格振动到能带结构 作者： [此处填写一位相关领域资深学者的名字] 出版社： [此处填写一家知名科技或学术出版社的名称] 版次： 第一版 页数： 约 650 页 装帧： 精装/平装 (根据实际情况) 定价： [此处填写一个合理的价格] --- 内容简介： 本书旨在为物理学、材料科学、化学工程以及相关电子工程领域的本科高年级学生和研究生提供一个深入而严谨的固体物理学基础。它不仅仅是一本概念的罗列，更是一部构建完整理论框架的工具书，强调从基本量子力学原理出发，系统地推导和阐释晶体物质的宏观和微观性质。 核心目标： 本书的核心目标是使读者能够理解并掌握晶体结构、晶格动力学、电子在周期势场中的行为，以及由此衍生的固体材料的电学、磁学和光学特性。我们力求在数学严谨性和物理直观性之间找到最佳平衡点，通过大量的实例和精选的习题来巩固学习效果。 结构与深度： 本书共分为十二个章节，循序渐进地引导读者深入固体物理学的核心领域： 第一部分：晶体的几何与动力学基础 第一章：晶体结构与对称性 本章首先回顾晶体学的基本概念，包括点阵、晶胞、布拉维点阵以及七大晶系。重点深入探讨晶体中的平移对称性和旋转对称性，引入密堆积结构（如面心立方和六方最密堆积）的详细几何分析。随后，引入倒易点阵（Reciprocal Lattice）的概念，解释其在描述衍射现象中的核心作用。本章还详细介绍了如何利用群论工具（如点群和空间群）来系统化地描述晶体的对称性，为后续的能带理论奠定数学基础。 第二章：晶格振动与声子 本章聚焦于晶体内部原子的集体激发——声子。从一维单原子链和双原子链的荷姆霍兹方程开始，系统推导了晶格的色散关系 $omega(mathbf{k})$。我们将清晰区分声学支和光学支，并详细讨论色散曲线的物理意义。随后，将理论推广至三维晶体，引入声子密度、准粒子概念以及声子热力学。重点讨论德拜模型和爱因斯坦模型，并从统计力学角度推导晶格比热容（特别是低温下的 $T^3$ 定律），以及热导率的玻尔兹曼输运方程基础。 第三章：晶体的热学性质与缺陷 在掌握了声子理论后，本章探讨晶体中的热力学行为。详细分析声子散射机制，包括声子-声子散射（三声子过程）、声子-电子散射以及声子-缺陷散射，这些是理解热阻的物理根源。此外，本章还深入讨论晶体中存在的各种晶体缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）的形成热力学、结构特点及其对材料宏观性能（如扩散、机械强度）的影响。 第二部分：电子的量子力学描述 第四章：单电子近似与布洛赫定理 本章是全书的理论核心。我们从薛定谔方程在周期性势场中的应用出发，严格推导布洛赫定理（Bloch's Theorem），解释其在描述晶体中电子波函数形式上的决定性意义。详细分析能带结构（Band Structure）的形成过程，解释布洛赫电子的有效质量概念，以及如何利用能带理论来区分导体、半导体和绝缘体。 第五章：近似方法与能带计算 为了实际计算能带结构，本章介绍了几种关键的近似方法。首先是紧束缚法（Tight-Binding Method），用于理解局域电子行为，并推导其色散关系。其次是近自由电子模型（Nearly Free Electron Model），重点分析布拉格反射在形成能带间隙中的作用。最后，对更精确的计算方法，如缀合法（APW）和密度泛函理论（DFT）的基本思想进行概述，说明其在现代材料设计中的应用前景。 第六章：费米面与电子输运基础 本章将能带理论与统计物理相结合，引入费米-狄拉克分布，精确描述在不同温度下电子的占据概率。重点讲解如何利用电子在倒易空间中的运动来定义和理解费米面（Fermi Surface）。通过计算态密度（Density of States, DOS），我们能解释材料的比热、磁化率等性质。本章还初步引入玻尔兹曼输运方程，用于描述电子在外加电场和磁场下的运动，推导出电导率和霍尔效应的经典描述。 第三部分：电子的相互作用与材料特性 第七章：导体与金属的性质 本章专注于金属的电学和磁学性质。深入探讨德鲁德模型（Drude Model）的局限性，并利用费米液体理论（Fermi Liquid Theory）对金属的输运性质进行修正。在磁性方面，详细分析抗磁性（朗之万与居里顺磁性）的微观起源，并深入探讨铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性，引入平均场理论（Mean Field Theory）来解释自发磁化的形成。 第八章：半导体物理导论 本章是半导体器件物理的基础。详细分析本征半导体中的载流子浓度、载流子迁移率，并讨论杂质掺杂（N型与P型）对载流子浓度的精确控制。重点研究电子和空穴的有效质量，并推导电子在不同散射机制（声子、杂质）下的迁移率公式。此外，对PN结的形成、能带图的弯曲以及理想PN结的伏安特性进行详尽的分析。 第九章：半导体异质结与器件 在理解了PN结的基础上，本章将讨论更复杂的半导体结构，如MOS结构和双极性晶体管（BJT）的基本工作原理。重点分析晶格失配、界面态对异质结性能的影响。通过分析能带图在不同材料界面处的匹配和失配，读者将理解异质结构（如异质结激光器和高电子迁移率晶体管 HEMT）的设计原理。 第十章：介电性质与铁电体 本章关注材料在外加电场下的极化响应。从麦克斯韦方程组在介质中的应用出发，系统推导宏观极化强度。详细讨论三种主要的极化机制：电子极化、离子极化和取向极化。重点深入研究铁电体的现象，包括自发极化、居里点以及电滞回线，并简要介绍压电效应的晶体学对称性要求。 第十一章：磁性材料的微观理论 本章深入磁性物理学的理论层面。除了平均场理论外，将引入对铁磁性的更精确描述——交换相互作用（Exchange Interaction）的量子力学起源，特别是自旋波理论（Magnons）和朗道-费米液体理论的初步概念。此外，将讨论磁畴结构、磁畴壁以及磁记录材料中的重要现象。 第十二章：超导电性 本章作为固体物理的终极课题之一，介绍宏观量子现象——超导电性。从迈斯纳效应和零电阻现象出发，引入伦敦方程组。随后，详细阐述BCS理论的核心思想，包括电子-声子耦合形成的库珀对（Cooper Pair），以及超导态的能隙结构。最后，概述Ginzburg-Landau 理论和高温超导材料的现状。 --- 本书特点： 1. 理论的连贯性： 全书从晶格振动开始，层层递进到电子的能带结构，再到由电子-电子和电子-声子相互作用导致的宏观电磁性质，逻辑链条清晰，确保了概念的无缝衔接。 2. 数学工具的应用： 强调利用傅里叶分析、群论基础以及量子力学的算符方法来解决实际物理问题，而不是仅停留在定性描述。 3. 深度与广度的平衡： 在覆盖标准固体物理核心内容的同时，对现代材料科学热点（如异质结、高温超导）给予了足够的篇幅，使其兼具教材和参考书的价值。 4. 丰富的插图与习题： 包含数百幅精心制作的能带图、晶格结构图和物理过程示意图，并为每一章设计了难度分层的习题，以帮助读者检验对抽象概念的理解程度。 本书是希望深入理解凝聚态物质基本原理的物理、化学和材料科学专业人士不可或缺的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我大学物理的“救星”！之前上课听得云里雾里，老师讲的那些波动、场什么的，感觉就像是在听天书。直到我拿到这本《电子工程物理基础（第3版）》，我的世界观瞬间被颠覆了。它不是那种干巴巴的理论堆砌，而是用非常直观、生动的方式，把那些抽象的概念具象化了。我记得最清楚的是讲到电磁波传播那一章，作者用了一个类比，把电磁波想象成水波在池塘里扩散，一下子就打通了我思维的任督二脉。而且，书里的插图质量也超高，那些复杂的电路图、波形图，都画得清晰明了，配合文字讲解，简直是“如虎添翼”。更棒的是，每章节后面都有精心设计的习题，难度循序渐进，从基础概念的巩固到应用题的拓展，我做完感觉自己真的掌握了知识点，而不是死记硬背。这本书让我第一次觉得，物理竟然可以这么有趣，而且和我的专业联系得这么紧密。之前对物理的恐惧感荡然无存，取而代之的是一种探索的乐趣和自信。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，在接触《电子工程物理基础（第3版）》之前，我对“物理”这个词一直抱有一种敬畏甚至畏惧的态度。总觉得那是一门高深莫测、离生活遥远的学科。然而，这本书彻底改变了我的看法。它以一种非常人性化的方式，将那些看似复杂的物理原理，如同剥洋葱一般层层解析，直到露出最核心、最本质的部分。我尤其欣赏书中对于“为什么”的深入探讨，它不仅仅告诉你“是什么”，更重要的是解释了“为什么会这样”，这对于理解知识的本质至关重要。例如，在讲解半导体物理时，它没有直接丢出一堆能带图和费米能级，而是从原子结构、电子运动的宏观表现入手，逐步引导读者建立起对半导体特性的直观认识。这种循序渐进、由浅入深的讲解方式，对于我这样的“物理小白”来说，简直是福音。书中的语言风格也十分友好，没有过多晦涩的术语，即便是初学者也能轻松理解。做完习题后，我感觉自己不仅仅是学会了知识，更是培养了一种分析问题、解决问题的能力，这对于我未来的学习和工作都大有裨益。

评分☆☆☆☆☆

说实话，《电子工程物理基础（第3版）》给我带来的最大改变，是让我对工程实践的理解提升了一个层次。我一直觉得，工程师就是搭建电路、编写代码的，但这本书让我明白，这一切的背后，都离不开扎实的物理基础。它让我看到了那些看似简单的电子元件，例如电阻、电容、电感，是如何在微观层面遵循物理定律工作的，而这些微观的规律，又如何影响着宏观的电路行为。书中通过大量生动的工程实例，将理论知识与实际应用紧密结合，例如，它会解释为什么电容在高频电路中扮演着滤波器的角色，为什么电感可以用于储能，这些都让我茅塞顿开。而且，它不仅仅局限于直流电路，对于交流电路中的相位、阻抗等概念，也讲解得非常透彻，让我能够理解信号是如何在电路中传输和处理的。做完这本书，我感觉自己不再是那个只会“组装”电子设备的人，而是开始真正“理解”它们的工作原理，这让我对未来的电子工程学习充满了期待和信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为那些和我一样，对电子工程充满好奇但又对物理感到畏惧的同学量身定做的。它没有让我在浩瀚的物理海洋中迷失方向，而是给我提供了一艘稳固的船，让我能够有条不紊地航行。我最喜欢的是它的“概念先行”的教学模式。在引入复杂的数学公式之前，它总是会先用非常形象的语言和生动的类比，帮助我们建立起对物理现象的直观理解。比如，讲到电场和磁场的时候，它用“场的线”的概念来解释场的作用范围和方向，这比直接看抽象的公式要容易理解得多。而且，书中的每一个例子都非常贴切，紧密结合了电子工程中的实际应用，让我能够看到学习物理的实际价值。我尤其喜欢它在讲解量子力学基础部分时，那种抽丝剥茧般的讲解方式，让我这个物理“小白”也能理解一些半导体和材料科学的底层原理。这本书让我觉得，物理不再是枯燥的公式推导，而是探索世界奥秘的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，要真正掌握一门学科，不仅仅是要能理解概念，更重要的是要能灵活运用。而《电子工程物理基础（第3版）》恰恰在这方面做得非常出色。它不像有些教材那样，讲完理论就戛然而止，而是通过大量的、具有挑战性的习题，引导我们去思考如何将所学的知识应用到解决实际问题中。这些习题的设计非常巧妙，有些是纯粹的理论推导，有些则需要我们将多个物理概念结合起来进行分析，甚至还有一些是结合了工程实际的案例分析。我记得有一道关于麦克斯韦方程组应用的题目，一开始我感到无从下手，但通过反复琢磨书中的讲解和思路提示，最终成功地解决了问题，那种成就感是无与伦比的。这本书让我明白，物理不仅仅是知识的积累，更是一种思维方式的训练，它教会我如何去分析问题、分解问题，并最终找到解决方案。这对于我未来在电子工程领域的学习和工作，将是宝贵的财富。