电磁场有限元方法

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出版者:西安电子科技大学出版
作者:金建铭
出品人:
页数:317
译者:
出版时间:1998-1
价格:26.80元
装帧:简裝本
isbn号码:9787560605692
丛书系列:
图书标签:
  • 电磁场
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具体描述

本书首次系统地讲述了电磁声有限元的原理和方法。首先,简要回顾了有限元方法和基础:里兹变分法伽辽金方法,并用例子子介绍了有限元方法的概念和基本步骤。然后,描述了一维、二维和三维问题的有限元分析,建立了每类问题的严格有限元解的一般形式,由此可导出特定问题的解。本书描述了电磁场有限元方法的最新发展,包括有限元-吸收边界条件方法、有限元-边界积分方法、有限元-本征函数展开方法等混合法,同时给出了开区域电磁

好的,以下是基于您提供的图书名称“电磁场有限元方法”而创作的、不包含该书内容的图书简介,旨在详细介绍另一本不同主题的专业技术书籍。 --- 图书简介:先进半导体器件的物理设计与制造工艺 书名:先进半导体器件的物理设计与制造工艺 作者: 史密斯, J. A. ; 王, L. 出版社: 泰格技术出版社 出版日期: 2024年春季 --- 导言:后摩尔时代的新范式 在信息技术飞速迭代的今天,集成电路(IC)已成为驱动全球经济和科技进步的核心引擎。然而,随着特征尺寸逼近物理极限,传统的硅基CMOS技术正面临着性能提升的瓶颈和功耗管理的巨大挑战。《先进半导体器件的物理设计与制造工艺》正是在这一关键历史节点上,为读者系统性地梳理和深入剖析下一代半导体器件的结构、机理、设计策略及其复杂制造流程的权威性著作。 本书并非停留在对传统MOSFET结构进行简单描述的层面,而是聚焦于超越经典维度的创新器件,如 FinFET、Gate-All-Around (GAA) 晶体管、新型存储器(如MRAM、ReRAM)以及高频/大功率应用中的特殊材料器件(如GaN、SiC)。它旨在为从事微电子设计、工艺集成、材料科学研究以及设备工程的专业人士,提供一套从量子效应到系统级集成的完整知识框架。 第一部分:器件物理学的深入探索与建模 本部分内容着重于深化读者对亚微米及纳米尺度下电子行为的理解,这是进行有效器件设计的前提。 第一章:亚10纳米器件的载流子输运机制 本章深入探讨了在极小尺度下,经典漂移-扩散模型失效的原因。重点解析了载流子受限效应(如量子阱效应、量子线效应)对器件特性的深远影响。讨论了高场效应下的载流子饱和速度、载流子热化以及由短沟道效应引发的次阈值摆幅(SS)恶化问题。特别引入了基于蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟的载流子输运分析方法,用以精确预测实际工作条件下的电流-电压特性。 第二章:新型器件架构的物理基础 本章全面剖离了当前主流的先进晶体管结构。 1. FinFET (鳍式场效应晶体管): 详细阐述了其三维结构带来的静电控制优势,重点分析了鳍片高度、宽度、间距对阈值电压($V_{th}$)调控的影响机制。探讨了制造过程中的形貌控制对性能一致性的制约。 2. GAA (环绕栅极) 及其变体 (如Nanosheet/Nanowire): 介绍了GAA技术作为后FinFET时代的解决方案,如何通过完全包裹沟道实现更优异的静电控制。深入分析了堆叠层数的优化、卷绕效应在不同接触设计中的体现,以及应变硅(Strained Silicon)在沟道材料中引入的应力工程对载流子迁移率的提升作用。 第三章:随机性与可靠性挑战 在极小尺寸下,半导体器件的随机性和可靠性成为制约良率和寿命的关键因素。本章探讨了随机过程诱发的阈值电压波动(Random Dopant Fluctuation, RDF)和电荷捕获问题。内容包括:掺杂剂位置的统计建模、界面态密度($D_{it}$)的精确测量技术、以及针对高$k$/金属栅极(HKMG)工艺中界面钝化失效的物理机制分析。 第二部分:尖端制造工艺与集成技术 本部分将视角从理论物理转向工程实践,详细介绍了将先进器件结构转化为可量产芯片的复杂制造流程。 第四章:高精度薄膜沉积与刻蚀技术 先进器件对薄膜的厚度和均匀性要求达到了原子级精度。本章详细介绍了原子层沉积(ALD)在制备超薄栅介质和沟道材料方面的独特优势,包括其自终止反应机理和厚度控制的物理化学基础。在刻蚀方面,重点分析了深度反应离子刻蚀(DRIE)中的侧壁粗糙度控制、各向异性刻蚀的机理,以及如何利用等离子体化学反应动力学来优化刻蚀选择比。 第五章:应力工程与高性能沟道材料 为了克服硅的物理极限,引入应变硅、硅锗(SiGe)等异质结材料已成为主流。本章深入讲解了外延生长技术中应力场的精确引入和调控方法。讨论了应变SiGe沟道如何通过拉伸应变提高空穴迁移率,以及硅化锗(SiGe Strained Layer)在CMOS器件中的应用。同时,也涵盖了先进 III-V 族化合物半导体(如 InGaAs)在高性能晶体管中的潜力与异质结界面工程的挑战。 第六章:接触电阻优化与互连技术 在纳米尺度下,源/漏区的接触电阻($R_c$)对器件的整体性能(尤其是$ON$电流)贡献巨大。本章聚焦于金属-半导体欧姆接触的物理模型,并详细介绍了自对准硅化物(Salicide)工艺的优化策略。此外,鉴于铜互连技术的成熟与挑战,本章也深入探讨了极低介电常数(Low-k)材料的引入、镶嵌(Damascene)工艺在降低RC延迟中的核心作用,以及先进封装技术(如2.5D/3D集成)对互连延迟的重构影响。 第三部分:新兴存储器与功率器件的前沿展望 本书的最后部分将目光投向了超越传统逻辑计算的领域,探讨了下一代存储技术和高能效功率器件的物理设计。 第七章:磁阻式随机存取存储器(MRAM)的物理机理 MRAM因其非易失性、高速度和无限写入寿命,被视为下一代存储技术的有力竞争者。本章深入剖析了自旋转移矩(STT-MRAM)和自旋轨道矩(SOT-MRAM)的驱动物理基础。详细解释了磁隧道结(MTJ)的结构、隧穿磁阻(TMR)效应的量子力学起源,以及如何通过界面工程来降低写入电流密度和提高稳定性。 第八章:宽禁带半导体在功率电子中的应用 面对电动汽车和可再生能源对高功率、高效率转换器的需求,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)已成为焦点。本章系统阐述了SiC MOSFET和GaN HEMT的优越物理特性(如更高的击穿电场、更小的导通电阻)。重点分析了漂移区的设计以承受高反向电压、陷阱效应对高频特性的影响,以及在异质结构(如AlGaN/GaN HEMT)中二维电子气(2DEG)的形成与调控。 总结与展望 《先进半导体器件的物理设计与制造工艺》以严谨的科学态度和前沿的工程视野,为半导体领域的研究人员和工程师提供了一份不可或缺的工具书。它不仅是理解当前尖端芯片如何制造的指南,更是探索未来计算和能源技术基石的钥匙。本书内容深度聚焦于器件物理的本质、材料科学的突破以及制造工艺的精度控制,确保读者能够掌握从原子尺度到系统级性能的完整设计链条。 目标读者: 电子工程、微电子学、材料科学、物理学专业的本科高年级学生、研究生、以及半导体行业的设计工程师、工艺工程师和研发科学家。 ---

作者简介

目录信息

原著序
译者序
第一章 基础电磁学概述
1. 1 麦克斯韦方程组
1. 1. 1 一般微分形式
1. 1. 2 静电场和静磁场
1. 1. 3 时谐场
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我一直对《电磁场有限元方法》这类技术性很强的书籍抱有浓厚的兴趣,尤其关注其在解决实际工程难题时的应用潜力。我对书中是如何处理高频电磁场问题感到好奇,例如在微波和射频工程领域,波导、腔体、耦合器的设计与分析。有限元方法在处理这些具有复杂边界条件和材料特性的结构时,其优势体现在哪里?书中是否会提供具体的建模流程和求解策略?我也很想知道,这本书对于如何进行参数化建模和优化设计是否有介绍。例如,如果我们想要找到一个最优的天线尺寸或者滤波器参数,以达到最佳的性能指标,有限元方法如何支持这一过程?它是否会结合一些优化算法,指导读者完成设计迭代?对于大规模仿真,我关心书中是否会涉及模型降阶技术,以减少计算量,加速仿真过程,同时又能保证足够的精度。另外,这本书在讲解理论的同时,是否会穿插一些关于软件工具的讨论,比如某个主流的电磁仿真软件是如何利用有限元方法来解决问题的,这样可以帮助我更好地衔接理论与实践。

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我了解到《电磁场有限元方法》这本书,并且对它所能提供的洞察力充满期待。作为一个对电磁兼容性(EMC)领域有一定兴趣的学习者,我非常想知道书中是如何将有限元方法应用于EMC仿真的。比如,在分析PCB的辐射、屏蔽效能以及器件的抗干扰能力时,有限元方法有什么独特的优势?书中会详细讲解如何构建EMC仿真模型,包括如何设置激励源、如何定义辐射区域以及如何评估EMC性能指标吗?我对它在处理复杂结构电磁耦合方面的能力也十分感兴趣,例如多物理场耦合(如电热、电磁结构耦合)的仿真。这类问题在实际工程中非常普遍,例如电机的发热损耗分析,或是电磁致动器的力学响应。我希望能看到书中提供清晰的理论框架和具体的算例,指导读者如何有效地构建和求解这类耦合问题。此外,对于计算效率的极致追求,书中是否会涉及到一些优化算法,比如并行计算、多网格加速等,以应对大规模电磁场仿真带来的计算挑战?

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我对《电磁场有限元方法》这本书的结构和内容安排非常感兴趣,特别是它如何处理不同类型的电磁场问题。例如,是侧重于静电场、稳恒磁场,还是更复杂的动态电磁场,比如电磁波的传播和散射。我个人在学习过程中,常常会对二维问题和三维问题的处理方式感到困惑,书中是否会有明确的区分和指导?另外,有限元方法的核心在于网格划分,对于复杂几何形状的处理,我期望书中能提供一些实用的技巧和注意事项。比如,如何生成高质量的网格,如何处理网格的自适应细化,以及网格密度对计算结果的影响。我还在思考,书中会介绍哪些常用的数值求解器,比如直接法和迭代法,它们各自的优缺点以及适用的场景是什么?对于初学者来说,如何选择合适的求解器也是一个重要的考量。如果书中还能包含一些关于代码实现或者开源软件使用的介绍,那将极大地提升其参考价值,让我能够动手实践,加深理解。我尤其希望它能涵盖一些高级话题,例如对各种边界条件(Perfect Electric Conductor, Perfect Magnetic Conductor, Impedance Boundary Condition等)的深入讲解和实现细节,以及如何处理非均匀介质和各向异性材料。

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这本书的名字叫做《电磁场有限元方法》,光听名字就觉得是那种硬核的学术著作。我之前接触过一些有限元方面的资料,但主要是用在结构力学或者热传导领域。对于电磁场这样一个更抽象、涉及矢量场的领域,我一直都觉得它有一定的学习门槛,尤其是在数值计算层面。我好奇的是,这本书会如何循序渐进地引导读者理解如何将复杂的电磁问题转化为有限元模型。例如,会不会从最基础的麦克斯韦方程组出发,然后讲解如何离散化这些方程,以及如何选择合适的基函数来逼近场量。我特别关注它在处理边界条件和源项时的方法,因为这通常是实现高精度计算的关键。另外,作为一本关于方法的书,我希望它不仅仅是罗列公式和算法,更能深入剖析每一步的物理意义和数学原理,让读者真正理解“为什么”这样做,而不是死记硬背。如果书中能包含一些实际的应用案例,比如天线设计、微波器件分析,甚至是电磁兼容性仿真,那就更好了,这样可以帮助我把学到的理论知识应用到实际工程问题中去。我对书中的算法效率和精度分析也抱有期待,毕竟在实际应用中,计算时间和结果的可靠性是同等重要的。

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拿到《电磁场有限元方法》这本书,我首先想到的是它在理论推导上的严谨性。我对有限元方法在解决奇异性问题(如尖角、裂纹等)时的表现非常好奇,书中是否会探讨如何处理这些困难情况,以及如何保证数值解的收敛性和稳定性。此外,电磁场问题往往涉及复杂的物理现象,比如涡流效应、趋肤效应等,书中在这些方面的建模和仿真方法是怎样的?我希望它能详细阐述如何将这些物理效应融入到有限元方程中。对于电磁场分析,边界吸收层(PML)技术是一个绕不开的话题,书中对PML的原理和实现是否有深入的介绍?它能否帮助我们在仿真无限区域传播的电磁波时,有效吸收出射波,避免反射,从而获得更接近实际的结果?我也很关心书中关于模型验证和不确定性分析的内容。如何评估数值解的准确性,如何量化计算结果的不确定性,这些都是在工程应用中至关重要的环节。如果书中能提供一些关于错误估计和误差传播的讨论,那就更具启发性了。

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只挑了对写论文有用的一维和二维有限元分析来读。三维的没有看,我也坚信我肯定看不懂。书里面随便拽出一个公式就长得能在我脖子上绕上两圈把我勒死。。。。。。。

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