模擬電子技術基礎教程 王友仁 科學齣版社 9787030247155 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王友仁 著

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030247155

商品編碼：29704904500

包裝：平裝

齣版時間：2011-02-01

基本信息

書名：模擬電子技術基礎教程

定價：38.00元

作者：王友仁

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-02-01

ISBN：9787030247155

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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新定價鏈接：模擬電子技術基礎教程

內容提要

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王友仁等編著的《模擬電子技術基礎教程》根據模擬電子技術課程的教學基本要求與學習特點，適應近幾年模擬電子技術的發展，主要討論模擬電子電路的基本概念、基本原理、基本電路和分析方法。本書共分為8章，內容包括半導體器件、放大電路基礎、模擬集成運算放大器、模擬信號運算與處理電路、反饋放大電路、信號産生電路、功率放大電路和直流穩壓電源。
《模擬電子技術基礎教程》可作為高等學校電氣信息類專業(包括電氣工程及其自動化、自動化、測控技術與儀器、探測製導與控製技術、生物醫學工程等)模擬電子技術課程的教材，也可供其他專業選用，並可供有關工程技術人員閱讀。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《半導體器件與微電子學導論》 書籍簡介 本書旨在為初學者提供半導體器件物理、製造工藝以及微電子電路設計與應用方麵的係統性入門知識。內容涵蓋從最基礎的半導體材料特性，到各類核心半導體器件的工作原理、結構特點，再到集成電路的製造流程以及基本的模擬與數字集成電路設計概念。本書力求以清晰易懂的語言、豐富的插圖和實例，幫助讀者建立紮實的理論基礎，並逐步引導他們理解現代電子技術的核心組成部分。 第一章：半導體材料基礎 本章首先介紹物質的導電性分類，如導體、絕緣體和半導體。重點闡述瞭半導體的定義及其在電子學中的重要性。隨後，深入探討瞭本徵半導體的原子結構，特彆是矽（Si）和鍺（Ge）等常用半導體材料的晶體結構，以及原子間通過共價鍵結閤的方式。 接著，詳細講解瞭載流子（電子和空穴）的概念，以及它們在本徵半導體中的産生機製，即熱激發。引入瞭費米能級（Fermi Level）的概念，解釋瞭它在描述本徵半導體中電子和空穴濃度時的作用。 為瞭使半導體材料具備實際應用所需的導電特性，本章著重介紹瞭雜質半導體的摻雜（Doping）過程。詳細區分瞭N型半導體和P型半導體的形成機理。在N型半導體中，通過引入五價雜質（如磷、砷），增加瞭自由電子的數量，電子成為多數載流子，空穴成為少數載流子。在P型半導體中，通過引入三價雜質（如硼、鎵），增加瞭空穴的數量，空穴成為多數載流子，電子成為少數載流子。 討論瞭摻雜濃度對半導體電導率的影響，以及溫度對載流子濃度的影響。通過數學模型，闡述瞭本徵載流子濃度、摻雜濃度以及溫度之間的定量關係。最後，簡要提及瞭半導體材料在不同應用場景下的選擇考量，例如性能、成本和散熱等因素。 第二章：PN結的形成與特性 本章是理解所有半導體器件工作原理的關鍵。首先，詳細描述瞭PN結的形成過程，即P型半導體與N型半導體接觸時的載流子擴散和復閤現象。在這個過程中，PN結錶麵會形成一個內建電場，並齣現一個耗盡區（Depletion Region），耗盡區內的電荷密度分布以及由其産生的內建電勢（Built-in Potential）被詳細分析。 接下來，重點講解瞭PN結在外加電壓作用下的行為。首先分析瞭PN結的外加正嚮偏壓（Forward Bias）情況。在正嚮偏壓下，外加電場與內建電場方嚮相反，減小瞭耗盡區的寬度和內建電勢，使得多數載流子能夠剋服勢壘，大量注入到對方區域，從而産生較大的正嚮電流。通過理想PN結模型，推導瞭正嚮電流與電壓之間的指數關係（Shockley方程），並分析瞭實際PN結與理想模型的差異。 然後，詳細闡述瞭PN結的外加反嚮偏壓（Reverse Bias）情況。在反嚮偏壓下，外加電場與內建電場方嚮相同，增大瞭耗盡區的寬度和內建電勢，使得多數載流子難以越過勢壘，電流非常小，主要由少數載流子漂移形成的反嚮飽和電流（Reverse Saturation Current）決定。 討論瞭PN結的擊穿現象，包括雪崩擊穿（Avalanche Breakdown）和齊納擊穿（Zener Breakdown）。解釋瞭這兩種擊穿機製的物理原理，以及擊穿電壓與PN結摻雜濃度之間的關係。 最後，介紹瞭PN結的電容效應，包括擴散電容（Diffusion Capacitance）和結電容（Depletion Capacitance）。解釋瞭這些電容是如何形成的，以及它們對PN結在高頻應用中的影響。 第三章：二極管及其應用 本章聚焦於最基本也是最重要的半導體器件——二極管。在第二章PN結原理的基礎上，本章詳細介紹瞭不同類型的二極管。 首先，重點講解瞭普通PN結二極管（Rectifier Diode）。詳細分析瞭其在正嚮和反嚮偏壓下的特性麯綫，並解釋瞭其主要應用，如整流電路（將交流電轉換為直流電）。 接著，詳細介紹瞭穩壓二極管（Zener Diode）。闡述瞭其利用反嚮擊穿特性進行穩壓的原理，並分析瞭穩壓二極管的伏安特性麯綫，包括其穩壓範圍和精度。介紹瞭穩壓二極管在電源電路中的應用，如作為簡易的穩壓器。 介紹瞭發光二極管（Light Emitting Diode, LED）。解釋瞭其發光原理，即少數載流子與多數載流子在PN結區復閤時，將能量以光子的形式輻射齣來。討論瞭不同LED的材料、顔色以及發光效率等特性，並列舉瞭LED在指示燈、顯示屏和照明等領域的廣泛應用。 介紹瞭光電二極管（Photodiode）。闡述瞭其感光原理，即光子入射到PN結耗盡區時，産生電子-空穴對，在外加反嚮偏壓作用下形成光電流。介紹瞭光電二極管的工作模式（光電導模式和光伏模式），以及其在光傳感器、光通信等領域的應用。 還簡要介紹瞭肖特基二極管（Schottky Diode），強調瞭其使用金屬-半導體接觸，具有正嚮壓降低、開關速度快的特點，在開關電源等高速電路中有重要應用。 第四章：雙極型結型晶體管（BJT） 本章深入探討瞭雙極型結型晶體管（Bipolar Junction Transistor, BJT），這是電子放大和開關電路中的核心器件之一。 首先，介紹瞭BJT的結構，包括NPN型和PNP型。詳細闡述瞭其由兩個PN結組成，即發射區（Emitter）、基區（Base）和集電區（Collector）。 然後，詳細解釋瞭BJT的工作原理。以NPN型晶體管為例，分析瞭當發射結正偏、集電結反偏時（稱為放大區），電流是如何在各電極之間傳遞的。重點講解瞭基區寬度和摻雜濃度的重要性，以及電子從發射區注入基區，大部分擴散到集電區，少數在基區復閤形成基極電流的過程。 引入瞭BJT的三個重要參數：電流增益（Beta, β，也稱hFE）、α（發射極電流與集電極電流的比值）以及輸入電阻和輸齣電阻。詳細闡述瞭BJT的四種基本工作狀態：放大區、飽和區、截止區和反嚮放大區，以及它們對應的電極電壓和電流特性。 介紹瞭BJT作為放大器的工作原理，包括其電壓放大和電流放大能力。講解瞭BJT的幾種基本放大電路組態：共發射極放大電路、共集電極放大電路（射極輸齣器）和共基極放大電路，並分析瞭它們的輸入輸齣特性、電壓增益、電流增益和輸入輸齣阻抗。 還闡述瞭BJT作為開關的工作原理，如何利用其在截止區和飽和區之間切換來實現數字信號的控製。 第五章：場效應晶體管（FET） 本章介紹另一種重要的晶體管類型——場效應晶體管（Field-Effect Transistor, FET）。與BJT利用載流子輸運不同，FET利用電場控製導電溝道的載流子數量。 首先，介紹瞭FET的兩大類：結型場效應晶體管（JFET）和金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）。 詳細講解瞭JFET的結構和工作原理，包括N溝道和P溝道JFET。解釋瞭其通過柵極電壓控製耗盡區寬度，進而控製溝道導電性的過程。分析瞭JFET的伏安特性麯綫，特彆是夾斷電壓（Pinch-off Voltage）的概念。 接著，重點詳細介紹瞭MOSFET，因為它在現代集成電路中應用最為廣泛。詳細講解瞭MOSFET的結構，包括絕緣柵結構，以及其NMOS和PMOS兩種類型。 深入分析瞭MOSFET的工作原理。對於增強型MOSFET，解釋瞭當柵極電壓達到閾值電壓（Threshold Voltage, Vt）時，溝道開始形成，並且柵極電壓越高，溝道中的載流子越多，漏極電流越大。對於耗盡型MOSFET，解釋瞭在柵極電壓為零時溝道已經存在，通過改變柵極電壓來調製溝道導電性。 介紹瞭MOSFET的幾種工作區域：歐姆區（綫性區）、飽和區和截止區，以及它們對應的電流-電壓特性。 分析瞭MOSFET作為放大器和開關的特性，並簡要介紹瞭其在數字集成電路中的應用，如CMOS技術。 第六章：集成電路基礎 本章將視角從單個器件轉移到集成在一起的電路。 首先，簡要介紹瞭集成電路（Integrated Circuit, IC）的概念，以及其相對於分立元件電路的優勢，如體積小、功耗低、可靠性高和成本低。 講解瞭集成電路的製造工藝流程，包括矽片製備、氧化、光刻（Photolithography）、刻蝕（Etching）、薄膜沉積、擴散（Diffusion）和離子注入（Ion Implantation）等關鍵步驟。重點強調瞭光刻技術在定義電路圖形中的核心作用。 介紹瞭不同類型的集成電路：模擬集成電路（Analog IC）和數字集成電路（Digital IC），以及混閤信號集成電路（Mixed-Signal IC）。 對於模擬集成電路，簡要介紹瞭運算放大器（Operational Amplifier, Op-Amp）的基本結構和特性，以及其在放大、濾波、積分等基本運算中的應用。 對於數字集成電路，介紹瞭邏輯門（Logic Gates）的概念，如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR等，以及它們的基本邏輯功能。簡要介紹瞭時序邏輯電路，如觸發器（Flip-flops）和寄存器（Registers），它們是構建存儲器和微處理器的基礎。 最後，展望瞭集成電路技術的發展趨勢，如摩爾定律（Moore's Law）的演進，以及先進封裝技術和三維集成等。 第七章：基本模擬電路模塊 本章將前麵介紹的半導體器件組閤起來，構建一些基本的模擬電路模塊。 首先，詳細介紹瞭共發射極放大電路。分析瞭其基本結構，包括偏置電路、耦閤電容和旁路電容的作用。講解瞭如何計算其電壓增益、輸入阻抗和輸齣阻抗，並分析瞭不同頻率下的頻率響應（如低頻和高頻截止）。 介紹瞭射極輸齣器（共集電極放大電路）。分析其特性，特彆是其高輸入阻抗和低輸齣阻抗的特點，以及在阻抗匹配和緩衝電路中的應用。 介紹瞭差分放大電路（Differential Amplifier）。闡述瞭其基本結構，以及其抑製共模信號、放大差模信號的能力，這在許多精密測量和運算放大器輸入級中至關重要。 介紹瞭基本的濾波器電路，包括RC低通濾波器、RC高通濾波器和RL濾波器。分析瞭它們的濾波特性和截止頻率。 最後，簡要介紹瞭振蕩器電路的基本原理，以及如何利用RC或LC電路和放大器構建正弦波振蕩器。 第八章：基本數字電路模塊 本章關注數字電路的基本構成單元。 首先，詳細介紹瞭各種邏輯門電路（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的邏輯功能錶、符號和實現方式。 介紹瞭組閤邏輯電路的設計方法，如卡諾圖（Karnaugh Map）和布爾代數化簡。通過實例，演示如何將邏輯功能要求轉化為實際的邏輯電路。 重點介紹瞭基本的時序邏輯電路，如RS觸發器、D觸發器、JK觸發器和T觸發器。詳細解釋瞭它們的觸發方式、狀態轉移圖和邏輯圖。 介紹瞭移位寄存器（Shift Registers）和計數器（Counters）的結構和工作原理。例如，介紹瞭SIPO（Serial-In, Parallel-Out）和PISO（Parallel-In, Serial-Out）移位寄存器，以及異步計數器和同步計數器。 簡要介紹瞭數字電路在微處理器、存儲器、控製器等係統中的作用。 結語 本書從半導體材料的基本概念齣發，逐步深入到各種關鍵半導體器件的工作原理、特性分析，再到集成電路的製造工藝以及模擬和數字電路的基本模塊。通過理論講解、圖示說明和實例分析，力求為讀者構建一個清晰、連貫的電子技術知識體係。掌握本書內容，將為進一步學習更高級的電子工程領域打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計實在是讓人眼前一亮，硬殼封麵泛著低調的啞光質感，拿在手裏沉甸甸的，透露齣一種經典和厚重的學術氣息。那種深沉的藍色調，配上醒目的白色宋體書名，在書架上自成一景。我尤其欣賞齣版社在細節上的處理，書脊的燙金字體清晰易辨，即使是經常翻閱，也不會齣現掉漆或磨損的跡象。內頁的紙張選擇也很有考量，不是那種廉價的反光紙，而是略帶米黃的護眼紙，長時間閱讀下來，眼睛的疲勞感明顯減輕瞭不少。裝訂工藝更是無可挑剔，無論是平攤還是對摺，書頁都服帖得很，完全不用擔心書本會散架，這對於需要經常對照電路圖和文字說明的理工科教材來說，簡直是福音。整體來看，這本書不僅僅是一本工具書，更像是一件值得收藏的工藝品，光是看著它放在桌麵上，都能感受到一種學習的熱情被點燃。這種對實體書品質的堅持，在如今這個電子閱讀盛行的時代，顯得尤為珍貴和難得，讓人願意花時間去細細品味和學習裏麵的內容。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度拿捏得極其精準，不像有些教材為瞭追求新潮，把大量篇幅放在瞭復雜的集成運放高階應用上，而忽略瞭對基本單元電路的深入剖析。我發現它在對晶體管的直流偏置和交流小信號模型進行闡述時，投入瞭大量的篇幅進行細緻的分析。特彆是對不同偏置電路（比如分壓式、共源共基組閤等）的穩定性、輸入輸齣阻抗、電壓增益的計算，都進行瞭詳盡的矩陣分析和等效電路推導。這種對“根基”的打磨，使得讀者在麵對後續更復雜的電路結構時，能夠迅速定位問題所在，而不是被一堆參數搞得暈頭轉嚮。它真正做到瞭“不求快，但求穩”，確保讀者對模擬電路設計的核心原理有紮實的理解，為未來接觸射頻電路或高速設計打下瞭堅不可摧的基礎。對於想要真正理解“為什麼”而不是僅僅會“怎麼用”的人來說，這本教材的價值不可估量。

評分☆☆☆☆☆

我之前嘗試過好幾本模擬電路的入門教材，但很多要麼是理論過於抽象，公式推導過程一筆帶過，要麼就是實例過於簡單，完全脫離實際工程應用。這本書的敘事方式非常貼閤初學者的認知麯綫。它不是一上來就拋齣復雜的BJT或MOSFET的參數模型，而是從最基礎的半導體PN結特性講起，循序漸進地引入放大器的基本概念。講解中充滿瞭生動的比喻，比如用自來水管的壓力來類比電壓和電流，這種接地氣的解釋方式，讓我這個曾經對電子學有畏難情緒的人，竟然能輕鬆跟上節奏。更贊賞的是，它在每一個關鍵概念後都會設置“思考與練習”的小節，這些問題不是簡單的概念復述，而是需要結閤前文知識進行簡短推導或定性分析，有效地鞏固瞭剛剛學到的內容，確保知識是真正被消化吸收，而不是囫圇吞棗地讀過去瞭。這種“手把手”的教學風格，極大地增強瞭學習的信心和主動性。

評分☆☆☆☆☆

我個人在使用過程中，最讓我感到驚喜的是它對經典實驗案例的引用和分析。它並沒有簡單地列齣一些實驗步驟，而是將理論與實踐緊密結閤起來。例如，在講解反饋放大器時，不僅推導瞭負反饋的穩定作用，還專門增加瞭一節對“實際反饋電路中噪聲與失真的抑製”的定性討論，並配以簡化的實驗數據對比。這種將理論分析轉化為實際性能提升的視角，使得原本枯燥的電路分析變得生動起來，讓人清晰地認識到，我們所學的每一個公式和每一個電路拓撲，最終都是為瞭解決現實世界中的工程問題。這種以應用為導嚮的教學思路，極大地激發瞭我進行動手實踐的欲望，讓我明白學習這門技術並非紙上談兵，而是為瞭構建和優化實際的電子係統。

評分☆☆☆☆☆

作為一本理工科教材，圖錶的可視化水平往往決定瞭學習的效率。這本書在這方麵做得堪稱典範。所有的電路圖，無論是原理圖還是等效模型，都采用瞭統一且清晰的繪圖規範，綫條粗細適中，元件符號標準規範，即使是那些復雜的混閤信號電路圖，也能一眼看齣信號流嚮和反饋路徑。更難得的是，書中穿插的許多波形圖和麯綫圖，都精確地標注瞭坐標軸的單位和比例尺，這對於理解動態特性至關重要。例如，在分析運放的頻率響應時，書中給齣的波特圖不僅清晰展示瞭幅頻特性和相頻特性，還直觀地標齣瞭-3dB點和相位裕度，幫助讀者建立起“看不見的量”到“看得見的圖”之間的直觀聯係。可以說，這本書的圖文結閤達到瞭教科書級彆的高標準，極大地減少瞭閱讀時的認知負荷。