模拟电子技术基础教程 王友仁 科学出版社 9787030247155 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王友仁 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030247155

商品编码：29704904500

包装：平装

出版时间：2011-02-01

基本信息

书名：模拟电子技术基础教程

定价：38.00元

作者：王友仁

出版社：科学出版社

出版日期：2011-02-01

ISBN：9787030247155

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

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内容提要

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王友仁等编著的《模拟电子技术基础教程》根据模拟电子技术课程的教学基本要求与学习特点，适应近几年模拟电子技术的发展，主要讨论模拟电子电路的基本概念、基本原理、基本电路和分析方法。本书共分为8章，内容包括半导体器件、放大电路基础、模拟集成运算放大器、模拟信号运算与处理电路、反馈放大电路、信号产生电路、功率放大电路和直流稳压电源。
《模拟电子技术基础教程》可作为高等学校电气信息类专业(包括电气工程及其自动化、自动化、测控技术与仪器、探测制导与控制技术、生物医学工程等)模拟电子技术课程的教材，也可供其他专业选用，并可供有关工程技术人员阅读。

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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《半导体器件与微电子学导论》 书籍简介 本书旨在为初学者提供半导体器件物理、制造工艺以及微电子电路设计与应用方面的系统性入门知识。内容涵盖从最基础的半导体材料特性，到各类核心半导体器件的工作原理、结构特点，再到集成电路的制造流程以及基本的模拟与数字集成电路设计概念。本书力求以清晰易懂的语言、丰富的插图和实例，帮助读者建立扎实的理论基础，并逐步引导他们理解现代电子技术的核心组成部分。 第一章：半导体材料基础 本章首先介绍物质的导电性分类，如导体、绝缘体和半导体。重点阐述了半导体的定义及其在电子学中的重要性。随后，深入探讨了本征半导体的原子结构，特别是硅（Si）和锗（Ge）等常用半导体材料的晶体结构，以及原子间通过共价键结合的方式。 接着，详细讲解了载流子（电子和空穴）的概念，以及它们在本征半导体中的产生机制，即热激发。引入了费米能级（Fermi Level）的概念，解释了它在描述本征半导体中电子和空穴浓度时的作用。 为了使半导体材料具备实际应用所需的导电特性，本章着重介绍了杂质半导体的掺杂（Doping）过程。详细区分了N型半导体和P型半导体的形成机理。在N型半导体中，通过引入五价杂质（如磷、砷），增加了自由电子的数量，电子成为多数载流子，空穴成为少数载流子。在P型半导体中，通过引入三价杂质（如硼、镓），增加了空穴的数量，空穴成为多数载流子，电子成为少数载流子。 讨论了掺杂浓度对半导体电导率的影响，以及温度对载流子浓度的影响。通过数学模型，阐述了本征载流子浓度、掺杂浓度以及温度之间的定量关系。最后，简要提及了半导体材料在不同应用场景下的选择考量，例如性能、成本和散热等因素。 第二章：PN结的形成与特性 本章是理解所有半导体器件工作原理的关键。首先，详细描述了PN结的形成过程，即P型半导体与N型半导体接触时的载流子扩散和复合现象。在这个过程中，PN结表面会形成一个内建电场，并出现一个耗尽区（Depletion Region），耗尽区内的电荷密度分布以及由其产生的内建电势（Built-in Potential）被详细分析。 接下来，重点讲解了PN结在外加电压作用下的行为。首先分析了PN结的外加正向偏压（Forward Bias）情况。在正向偏压下，外加电场与内建电场方向相反，减小了耗尽区的宽度和内建电势，使得多数载流子能够克服势垒，大量注入到对方区域，从而产生较大的正向电流。通过理想PN结模型，推导了正向电流与电压之间的指数关系（Shockley方程），并分析了实际PN结与理想模型的差异。 然后，详细阐述了PN结的外加反向偏压（Reverse Bias）情况。在反向偏压下，外加电场与内建电场方向相同，增大了耗尽区的宽度和内建电势，使得多数载流子难以越过势垒，电流非常小，主要由少数载流子漂移形成的反向饱和电流（Reverse Saturation Current）决定。 讨论了PN结的击穿现象，包括雪崩击穿（Avalanche Breakdown）和齐纳击穿（Zener Breakdown）。解释了这两种击穿机制的物理原理，以及击穿电压与PN结掺杂浓度之间的关系。 最后，介绍了PN结的电容效应，包括扩散电容（Diffusion Capacitance）和结电容（Depletion Capacitance）。解释了这些电容是如何形成的，以及它们对PN结在高频应用中的影响。 第三章：二极管及其应用 本章聚焦于最基本也是最重要的半导体器件——二极管。在第二章PN结原理的基础上，本章详细介绍了不同类型的二极管。 首先，重点讲解了普通PN结二极管（Rectifier Diode）。详细分析了其在正向和反向偏压下的特性曲线，并解释了其主要应用，如整流电路（将交流电转换为直流电）。 接着，详细介绍了稳压二极管（Zener Diode）。阐述了其利用反向击穿特性进行稳压的原理，并分析了稳压二极管的伏安特性曲线，包括其稳压范围和精度。介绍了稳压二极管在电源电路中的应用，如作为简易的稳压器。 介绍了发光二极管（Light Emitting Diode, LED）。解释了其发光原理，即少数载流子与多数载流子在PN结区复合时，将能量以光子的形式辐射出来。讨论了不同LED的材料、颜色以及发光效率等特性，并列举了LED在指示灯、显示屏和照明等领域的广泛应用。 介绍了光电二极管（Photodiode）。阐述了其感光原理，即光子入射到PN结耗尽区时，产生电子-空穴对，在外加反向偏压作用下形成光电流。介绍了光电二极管的工作模式（光电导模式和光伏模式），以及其在光传感器、光通信等领域的应用。 还简要介绍了肖特基二极管（Schottky Diode），强调了其使用金属-半导体接触，具有正向压降低、开关速度快的特点，在开关电源等高速电路中有重要应用。 第四章：双极型结型晶体管（BJT） 本章深入探讨了双极型结型晶体管（Bipolar Junction Transistor, BJT），这是电子放大和开关电路中的核心器件之一。 首先，介绍了BJT的结构，包括NPN型和PNP型。详细阐述了其由两个PN结组成，即发射区（Emitter）、基区（Base）和集电区（Collector）。 然后，详细解释了BJT的工作原理。以NPN型晶体管为例，分析了当发射结正偏、集电结反偏时（称为放大区），电流是如何在各电极之间传递的。重点讲解了基区宽度和掺杂浓度的重要性，以及电子从发射区注入基区，大部分扩散到集电区，少数在基区复合形成基极电流的过程。 引入了BJT的三个重要参数：电流增益（Beta, β，也称hFE）、α（发射极电流与集电极电流的比值）以及输入电阻和输出电阻。详细阐述了BJT的四种基本工作状态：放大区、饱和区、截止区和反向放大区，以及它们对应的电极电压和电流特性。 介绍了BJT作为放大器的工作原理，包括其电压放大和电流放大能力。讲解了BJT的几种基本放大电路组态：共发射极放大电路、共集电极放大电路（射极输出器）和共基极放大电路，并分析了它们的输入输出特性、电压增益、电流增益和输入输出阻抗。 还阐述了BJT作为开关的工作原理，如何利用其在截止区和饱和区之间切换来实现数字信号的控制。 第五章：场效应晶体管（FET） 本章介绍另一种重要的晶体管类型——场效应晶体管（Field-Effect Transistor, FET）。与BJT利用载流子输运不同，FET利用电场控制导电沟道的载流子数量。 首先，介绍了FET的两大类：结型场效应晶体管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。 详细讲解了JFET的结构和工作原理，包括N沟道和P沟道JFET。解释了其通过栅极电压控制耗尽区宽度，进而控制沟道导电性的过程。分析了JFET的伏安特性曲线，特别是夹断电压（Pinch-off Voltage）的概念。 接着，重点详细介绍了MOSFET，因为它在现代集成电路中应用最为广泛。详细讲解了MOSFET的结构，包括绝缘栅结构，以及其NMOS和PMOS两种类型。 深入分析了MOSFET的工作原理。对于增强型MOSFET，解释了当栅极电压达到阈值电压（Threshold Voltage, Vt）时，沟道开始形成，并且栅极电压越高，沟道中的载流子越多，漏极电流越大。对于耗尽型MOSFET，解释了在栅极电压为零时沟道已经存在，通过改变栅极电压来调制沟道导电性。 介绍了MOSFET的几种工作区域：欧姆区（线性区）、饱和区和截止区，以及它们对应的电流-电压特性。 分析了MOSFET作为放大器和开关的特性，并简要介绍了其在数字集成电路中的应用，如CMOS技术。 第六章：集成电路基础 本章将视角从单个器件转移到集成在一起的电路。 首先，简要介绍了集成电路（Integrated Circuit, IC）的概念，以及其相对于分立元件电路的优势，如体积小、功耗低、可靠性高和成本低。 讲解了集成电路的制造工艺流程，包括硅片制备、氧化、光刻（Photolithography）、刻蚀（Etching）、薄膜沉积、扩散（Diffusion）和离子注入（Ion Implantation）等关键步骤。重点强调了光刻技术在定义电路图形中的核心作用。 介绍了不同类型的集成电路：模拟集成电路（Analog IC）和数字集成电路（Digital IC），以及混合信号集成电路（Mixed-Signal IC）。 对于模拟集成电路，简要介绍了运算放大器（Operational Amplifier, Op-Amp）的基本结构和特性，以及其在放大、滤波、积分等基本运算中的应用。 对于数字集成电路，介绍了逻辑门（Logic Gates）的概念，如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR等，以及它们的基本逻辑功能。简要介绍了时序逻辑电路，如触发器（Flip-flops）和寄存器（Registers），它们是构建存储器和微处理器的基础。 最后，展望了集成电路技术的发展趋势，如摩尔定律（Moore's Law）的演进，以及先进封装技术和三维集成等。 第七章：基本模拟电路模块 本章将前面介绍的半导体器件组合起来，构建一些基本的模拟电路模块。 首先，详细介绍了共发射极放大电路。分析了其基本结构，包括偏置电路、耦合电容和旁路电容的作用。讲解了如何计算其电压增益、输入阻抗和输出阻抗，并分析了不同频率下的频率响应（如低频和高频截止）。 介绍了射极输出器（共集电极放大电路）。分析其特性，特别是其高输入阻抗和低输出阻抗的特点，以及在阻抗匹配和缓冲电路中的应用。 介绍了差分放大电路（Differential Amplifier）。阐述了其基本结构，以及其抑制共模信号、放大差模信号的能力，这在许多精密测量和运算放大器输入级中至关重要。 介绍了基本的滤波器电路，包括RC低通滤波器、RC高通滤波器和RL滤波器。分析了它们的滤波特性和截止频率。 最后，简要介绍了振荡器电路的基本原理，以及如何利用RC或LC电路和放大器构建正弦波振荡器。 第八章：基本数字电路模块 本章关注数字电路的基本构成单元。 首先，详细介绍了各种逻辑门电路（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的逻辑功能表、符号和实现方式。 介绍了组合逻辑电路的设计方法，如卡诺图（Karnaugh Map）和布尔代数化简。通过实例，演示如何将逻辑功能要求转化为实际的逻辑电路。 重点介绍了基本的时序逻辑电路，如RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。详细解释了它们的触发方式、状态转移图和逻辑图。 介绍了移位寄存器（Shift Registers）和计数器（Counters）的结构和工作原理。例如，介绍了SIPO（Serial-In, Parallel-Out）和PISO（Parallel-In, Serial-Out）移位寄存器，以及异步计数器和同步计数器。 简要介绍了数字电路在微处理器、存储器、控制器等系统中的作用。 结语 本书从半导体材料的基本概念出发，逐步深入到各种关键半导体器件的工作原理、特性分析，再到集成电路的制造工艺以及模拟和数字电路的基本模块。通过理论讲解、图示说明和实例分析，力求为读者构建一个清晰、连贯的电子技术知识体系。掌握本书内容，将为进一步学习更高级的电子工程领域打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计实在是让人眼前一亮，硬壳封面泛着低调的哑光质感，拿在手里沉甸甸的，透露出一种经典和厚重的学术气息。那种深沉的蓝色调，配上醒目的白色宋体书名，在书架上自成一景。我尤其欣赏出版社在细节上的处理，书脊的烫金字体清晰易辨，即使是经常翻阅，也不会出现掉漆或磨损的迹象。内页的纸张选择也很有考量，不是那种廉价的反光纸，而是略带米黄的护眼纸，长时间阅读下来，眼睛的疲劳感明显减轻了不少。装订工艺更是无可挑剔，无论是平摊还是对折，书页都服帖得很，完全不用担心书本会散架，这对于需要经常对照电路图和文字说明的理工科教材来说，简直是福音。整体来看，这本书不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的工艺品，光是看着它放在桌面上，都能感受到一种学习的热情被点燃。这种对实体书品质的坚持，在如今这个电子阅读盛行的时代，显得尤为珍贵和难得，让人愿意花时间去细细品味和学习里面的内容。

评分☆☆☆☆☆

我之前尝试过好几本模拟电路的入门教材，但很多要么是理论过于抽象，公式推导过程一笔带过，要么就是实例过于简单，完全脱离实际工程应用。这本书的叙事方式非常贴合初学者的认知曲线。它不是一上来就抛出复杂的BJT或MOSFET的参数模型，而是从最基础的半导体PN结特性讲起，循序渐进地引入放大器的基本概念。讲解中充满了生动的比喻，比如用自来水管的压力来类比电压和电流，这种接地气的解释方式，让我这个曾经对电子学有畏难情绪的人，竟然能轻松跟上节奏。更赞赏的是，它在每一个关键概念后都会设置“思考与练习”的小节，这些问题不是简单的概念复述，而是需要结合前文知识进行简短推导或定性分析，有效地巩固了刚刚学到的内容，确保知识是真正被消化吸收，而不是囫囵吞枣地读过去了。这种“手把手”的教学风格，极大地增强了学习的信心和主动性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度拿捏得极其精准，不像有些教材为了追求新潮，把大量篇幅放在了复杂的集成运放高阶应用上，而忽略了对基本单元电路的深入剖析。我发现它在对晶体管的直流偏置和交流小信号模型进行阐述时，投入了大量的篇幅进行细致的分析。特别是对不同偏置电路（比如分压式、共源共基组合等）的稳定性、输入输出阻抗、电压增益的计算，都进行了详尽的矩阵分析和等效电路推导。这种对“根基”的打磨，使得读者在面对后续更复杂的电路结构时，能够迅速定位问题所在，而不是被一堆参数搞得晕头转向。它真正做到了“不求快，但求稳”，确保读者对模拟电路设计的核心原理有扎实的理解，为未来接触射频电路或高速设计打下了坚不可摧的基础。对于想要真正理解“为什么”而不是仅仅会“怎么用”的人来说，这本教材的价值不可估量。

评分☆☆☆☆☆

作为一本理工科教材，图表的可视化水平往往决定了学习的效率。这本书在这方面做得堪称典范。所有的电路图，无论是原理图还是等效模型，都采用了统一且清晰的绘图规范，线条粗细适中，元件符号标准规范，即使是那些复杂的混合信号电路图，也能一眼看出信号流向和反馈路径。更难得的是，书中穿插的许多波形图和曲线图，都精确地标注了坐标轴的单位和比例尺，这对于理解动态特性至关重要。例如，在分析运放的频率响应时，书中给出的波特图不仅清晰展示了幅频特性和相频特性，还直观地标出了-3dB点和相位裕度，帮助读者建立起“看不见的量”到“看得见的图”之间的直观联系。可以说，这本书的图文结合达到了教科书级别的高标准，极大地减少了阅读时的认知负荷。

评分☆☆☆☆☆

我个人在使用过程中，最让我感到惊喜的是它对经典实验案例的引用和分析。它并没有简单地列出一些实验步骤，而是将理论与实践紧密结合起来。例如，在讲解反馈放大器时，不仅推导了负反馈的稳定作用，还专门增加了一节对“实际反馈电路中噪声与失真的抑制”的定性讨论，并配以简化的实验数据对比。这种将理论分析转化为实际性能提升的视角，使得原本枯燥的电路分析变得生动起来，让人清晰地认识到，我们所学的每一个公式和每一个电路拓扑，最终都是为了解决现实世界中的工程问题。这种以应用为导向的教学思路，极大地激发了我进行动手实践的欲望，让我明白学习这门技术并非纸上谈兵，而是为了构建和优化实际的电子系统。