Computational Electronics pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:CRC Press

作者:Dragica Vasileska

出品人:

頁數:782

译者:

出版時間:2010-06-01

價格:USD 119.95

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9781420064834

叢書系列:

圖書標籤:

• 半導體器件
• 電子器件
• 計算電子學
• 材料科學
• 物理學
• 納米電子學
• 器件物理
• 模擬仿真
• 固態電子學
• 電子工程

好的，這是一本名為《電磁場與等離子體動力學》的圖書簡介，其內容完全獨立於《Computational Electronics》，並且盡可能詳細、專業地描述其核心內容。 圖書名稱：《電磁場與等離子體動力學：理論基礎與先進應用》 簡介 《電磁場與等離子體動力學：理論基礎與先進應用》 是一部麵嚮高年級本科生、研究生以及科研人員的專業著作，旨在係統、深入地闡述經典電磁場理論在宏觀和微觀尺度下的拓展，特彆是其在復雜介質，尤其是等離子體環境中的應用與挑戰。本書的結構緊湊而邏輯嚴謹，從麥剋斯韋方程組的完備性齣發，逐步過渡到處理高速、高頻、非綫性以及非均勻介質中的電磁波傳播與散射問題，並將這些理論工具成功應用於受控核聚變、空間物理、微納電子器件中的等離子體處理等前沿領域。 本書的獨特性在於其對理論物理基礎的紮實構建與對工程實際問題的緊密結閤。它不僅是理解電磁現象的理論基石，更是掌握現代等離子體科學和工程應用的關鍵橋梁。 第一部分：經典電磁場的再審視與高級建模 本部分從修正的麥剋斯韋方程組開始，為後續處理磁流體力學（MHD）和電動力學問題奠定基礎。我們首先迴顧瞭非均勻、各嚮異性乃至時變介質中的場方程，重點討論瞭本構關係（如張量介電常數和磁導率）的物理意義及其在復雜結構中的應用。 核心內容包括： 1. 廣義本構關係與本徵模式分析： 深入探討瞭在各嚮異性結構（如晶體、磁化等離子體）中，電磁場如何與其載流介質相互作用。分析瞭波在這些介質中傳播時的圓偏振特性、法嚮色散與布裏淵效應。引入瞭本徵模（Eigenmodes）的概念，用於描述波在復雜結構中自持傳播的模式，這對於設計高Q值諧振腔和波導至關重要。 2. 散射理論與逆散射： 詳細介紹瞭基於格林函數和邊界積分方程（BIE）的電磁波散射問題求解方法。重點分析瞭瑞利散射、米氏散射的物理機製，並探討瞭高頻下的幾何光學（GO）和物理光學（PO）近似。在逆散射方麵，本書介紹瞭如何利用接收到的場信息反演齣未知目標的幾何形狀和材料屬性，這在無損檢測和遙感領域具有重要價值。 3. 時域求解技術： 雖然本書側重解析方法，但針對瞬態和寬帶問題，我們引入瞭時域有限差分法（FDTD）的理論框架，尤其關注其在處理邊界條件（如完美匹配層PML）的精確性和穩定性。 第二部分：等離子體動力學基礎：從流體到玻爾茲曼方程 本部分是全書的核心，它將電磁場理論無縫銜接到等離子體物理領域。等離子體作為物質的第四態，其復雜性源於帶電粒子間的強相互作用以及宏觀動力學與微觀統計特性的耦閤。 核心內容包括： 1. 一、二、三流體模型： 係統地導齣瞭描述不同密度和溫度下等離子體的流體方程組。從最簡化的雙流體模型（電子與離子流體）到考慮中性粒子的三流體模型，詳細闡述瞭如何通過封閉關係（如狀態方程）將宏觀守恒律（質量、動量、能量）與電磁場方程耦閤。重點分析瞭電磁波在冷等離子體和溫和等離子體中的色散關係，包括等離子體振蕩、電離層傳播延遲等經典現象。 2. 磁流體力學（MHD）的非綫性： 深入研究瞭在強磁場下等離子體的宏觀行為。推導瞭理想MHD方程組，並分析瞭磁場拓撲結構對等離子體穩定性的影響，如磁流體力學不穩定性（如Kink Mode, Interchange Mode）。討論瞭非理想MHD效應，包括電阻率、霍爾效應，這對於理解磁約束聚變中的電流驅動不穩定性至關重要。 3. 玻爾茲曼方程與輸運理論： 針對需要描述粒子分布函數（PDF）的微觀問題，本書引入瞭Vlasov方程和（考慮碰撞的）玻爾茲曼方程。推導瞭如何從玻爾茲曼方程齣發，通過矩展開（如Chapman-Enskog方法）退導齣宏觀的傳輸方程（如熱導率、粘滯係數）。這為理解非平衡等離子體中的粒子加速機製和輻射輸運提供瞭理論基礎。 第三部分：等離子體中的波傳播與輻射機製 本部分專注於利用前述的電磁場與動力學理論來分析等離子體中的復雜波現象，這是理解等離子體診斷和等離子體源設計的基礎。 核心內容包括： 1. 電磁波在磁化等離子體中的傳播： 詳細分析瞭在背景磁場作用下，電磁波的冷等離子體色散關係的精細結構，包括常波（Ordinary Mode）和非常波（Extraordinary Mode）。討論瞭波的截止頻率和共振層（如電子迴鏇共振ECR），這些是等離子體加熱和診斷的關鍵物理現象。 2. 等離子體中的靜電波與集體效應： 闡述瞭朗繆爾波、離子聲波等靜電波的産生機理及其色散關係。引入瞭靜電屏蔽和德拜長度的概念，解釋瞭等離子體作為整體如何抵消內部或外部的電場擾動。 3. 輻射機製與診斷： 探討瞭等離子體中主要的輻射過程，包括熱輻射（Bremsstrahlung）、束縛-自由輻射（Free-Bound）和束縛-束縛輻射（Line Emission）。重點分析瞭非熱電子對輻射光譜的影響，並介紹瞭如何通過分析這些光譜特徵來反推等離子體的電子溫度、密度和組分。 4. 波與粒子的相互作用： 這是理解等離子體加熱和粒子加速的核心。詳細討論瞭Landau阻尼和等離子體波綫性吸收的理論，以及非綫性波包傳播（如斯通剋斯波）在驅動等離子體擴散和湍流中的作用。 第四部分：先進應用與工程挑戰 本書最後一部分將理論模型應用於現代科學與工程領域，展示瞭電磁場與等離子體動力學理論的強大解釋力。 應用案例聚焦於： 1. 空間等離子體與磁層物理： 分析瞭太陽風的注入、磁層亞暴的觸發機製，以及電離層中的射頻乾擾傳播問題。討論瞭如何用MHD模型模擬行星際激波的形成和演化。 2. 低壓及大氣壓等離子體工程： 探討瞭用於半導體刻蝕和薄膜沉積的反應性等離子體源。分析瞭等離子體鞘層（Sheath）的形成及其對離子轟擊能量的控製，這直接決定瞭刻蝕的選擇性和損傷程度。 3. 高功率微波（HPM）技術： 簡要介紹瞭磁控管、速調管等真空電子器件中，電子束與強電磁場相互作用的動力學原理，並討論瞭等離子體如何影響這些器件的效率和可靠性。 總結 《電磁場與等離子體動力學：理論基礎與先進應用》緻力於提供一個全麵的理論框架，使讀者能夠從第一性原理齣發，解決從基礎電磁散射到復雜空間等離子體行為的各類問題。本書強調分析方法的嚴謹性，為讀者提供瞭深入理解物質在電磁場中行為的必備工具箱。

評分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

翻閱此書，我感覺作者擁有跨越理論物理和應用工程學的罕見視角。他沒有迴避半導體物理中那些最棘手的非綫性問題——例如載流子密度在強反型區和弱反型區的突變行為——而是提供瞭一套完整的、可操作的數值迭代方案來穩定求解這些問題。書中對迭代方法的選擇非常具有實踐指導意義，例如，它詳細比較瞭牛頓法、皮卡迭代法以及更高級的預條件共軛梯度法（PCG）在求解大規模矩陣方程時的效率和穩定性。特彆值得稱贊的是，作者在討論熱效應時，不僅考慮瞭焦耳熱，還深入探討瞭由於載流子能量分布函數（EDF）變化導緻的電勢分布畸變，這在高速器件的精確建模中至關重要。這本書無疑是一部深度極高的學術專著，它要求讀者不僅要理解電子學，還要精通數值分析和大規模科學計算的原理。讀完之後，我對如何構建一個可信賴的半導體器件仿真環境，有瞭脫胎換骨的認識。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本聚焦於計算電子學的著作，我最大的感受是其內容的廣度令人印象深刻，但同時也帶來瞭一絲挑戰——它要求讀者具備相當的數學基礎和編程經驗。書中對量子力學在半導體中的應用著墨甚多，特彆是在處理量子點和低維結構時，對薛定諤方程的求解及其在現代晶體管模型中的嵌入，進行瞭詳盡的闡述。不過，對於初次接觸計算物理的讀者而言，某些章節可能會顯得過於密集和抽象。例如，關於介觀輸運理論的介紹，雖然在理論上非常完備，涵蓋瞭Landauer公式的推導及其在納米器件中的應用，但缺乏足夠多的簡化案例來幫助讀者建立直觀感。它更像是一本麵嚮高級研究人員的參考手冊，而非本科生的入門讀物。如果能增加一些關於如何使用MATLAB或Python實現小型仿真腳本的章節，或許能更好地連接理論與工程實踐的橋梁。總的來說，它的學術價值毋庸置疑，但其可及性需要讀者付齣額外的努力。

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這本書的結構安排體現齣一種深思熟慮的邏輯流。它沒有急於進入復雜的器件模型，而是先花瞭大量的篇幅來奠定“計算”的基礎，包括數值積分的精度控製、收斂性的判斷標準，以及如何處理網格劃分帶來的誤差。這種強調“計算嚴謹性”的做法，在我看來是極其寶貴的。作者深知，一個再好的物理模型，如果數值實現不當，結果也毫無意義。書中對有限體積法（FVM）在處理復雜邊界條件時的優勢進行瞭細緻的對比分析，這一點在模擬異質結器件時尤為關鍵。此外，它還巧妙地融入瞭關於半經驗模型（如Ebers-Moll或Gummel-Poon模型）的局限性分析，並以此為契機，引齣瞭基於第一性原理計算的必要性。這種循序漸進，從宏觀到微觀，從經典到量子的敘事方式，使得復雜的電子學現象得以在統一的計算框架下得到係統性的考察。

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我一直試圖尋找一本能夠清晰解釋現代CMOS器件中短溝道效應（SCE）的計算建模方法的書籍，而這本《計算電子學》可以說達到瞭我的期望，但又帶來瞭一些意想不到的收獲。它詳盡地剖析瞭如何將載流子速度飽和、載流子陷阱效應等非理想因素納入到漂移-擴散方程中，並通過有限差分法求解泊鬆-擴散方程組。最精彩的部分在於對“非局部效應”的建模討論，這在傳統教科書中常常被一筆帶過。作者展示瞭如何利用更精細的數值方法（例如，自適應網格加密技術）來捕捉這些微小但關鍵的物理細節。然而，書中對於集成電路（IC）層麵的仿真，例如如何將器件模型集成到SPICE仿真器中進行電路級驗證的部分，略顯不足。它更偏嚮於單個晶體管物理的深入探索，而不是整個芯片係統的計算實現。對於純粹的器件物理學傢來說，這本書是聖經；但對於關注係統性能的電路工程師來說，可能需要再搭配一本關於電路仿真算法的書籍。

评分☆☆☆☆☆

這本關於計算電子學的書，簡直是為那些想深入理解半導體器件物理和集成電路設計的人量身定製的工具箱。作者的敘述方式非常紮實，沒有那種為瞭顯得高深而故作晦澀的傾嚮，相反，他將復雜的概念拆解得井井有條。比如，書中對載流子輸運機製的討論，從基本的玻爾茲曼方程齣發，逐步過渡到更現代的基於密度泛函理論（DFT）的模擬方法，每一步都配有清晰的數學推導和直觀的物理圖像。我尤其欣賞它在數值方法上的投入，詳細闡述瞭有限元法（FEM）和有限差分法（FDM）在求解泊鬆方程和連續性方程時的具體實現細節。對於那些渴望從“黑箱”模擬走嚮“白箱”理解的工程師和研究生來說，這本書提供瞭無價的藍圖。它不是那種隻停留在錶麵公式堆砌的教科書，而是真正帶領讀者進入器件級仿真內核的實踐指南，確保讀者不僅知道“怎麼做”，更明白“為什麼這樣做”。閱讀過程中，我感覺自己像是在一位經驗豐富的半導體物理學傢身邊進行實地考察，每一步的決策都有著深厚的理論依據作為支撐。

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ASU和Purdue的幾個作者，聯閤聲討NEMO和雷神。。。//我是來打醬油的路過，，，，

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