微電子學《第一冊》, 2/e

林昀、林漢賓

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商品描述

微電子學的龐大內容,常讓初學者甚覺艱鉅或多感挫折,以致裹足不前,乃至於畫地自限。其實,除了半導體元件涉及複雜的物理學問之外,電子電路並非天生之物,全然由人類所創造與設計,而設計理念常源自於生活之中,絕非無中生有。因此,學習電子電路時,其設計和分析的理念應多與生活結合,以生活例子來引喻電路理念,如此便能多具靈感與改良想法。一般微電子學書籍因篇幅所限,僅專注於電路分析,對於設計理念的細說頗少,以致於內容艱澀苦悶,偏離生活經驗,令讀者難有共鳴與啟發。

有鑑於此,筆者由淺入深地介紹電子電路,並常以生活周遭事物為例來詮釋,以彰顯其電路設計之妙,培植創意之靈。其次,對於電子電路的分析過程,常涉及複雜運算與演變,讓人甚難明瞭,彷彿置身於迷霧之中。因此,在本書中:

(1) 運用大量圖解來輔助分析,利於學習吸收,以達深入淺出之效。
(2) 提供電路的多種解法,並比較各種分析法的論點與優劣。
(3) 對於電路特性的數學描述,多做物理意義的說明與探究,冀能直觀其意,明白該數學式所闡述之理。在第一版出刊五年之後,開始著手於更新改進與勘誤,費時三年有餘,其中新版的修改內容,除了改成彩色之外,尚有:

(1) 每章添加習題:大多數來源是各大學的研究所入學試題,題數甚豐,高達2705題,加上742個例題與192個練習題,共有3639題,極利於升學者或參加國家考試者。也因如此,導致頁數更多,使得原本五冊擴增成六冊。其中,在習題當中,若有電路圖,皆經筆者重畫,遂非原貌,所以難免有誤,祈能見諒。再者,所附的答案,純為筆者個人所解,並非各大學研究所之公告,因此,答案若有謬誤,望能指正!至於解題的細節過程,則可參見於筆者所著的<電子學分類題庫>。其次,實言之,各大學的研究所入學試題常取材於國外著名的電子學書籍,因此,本書習題常有雷同於原文書籍,甚至完全相同,勿以為奇。其中,常見的原文書籍有:

(a) Sedra, A. S. and K. C. Smith, ”Microelectronic Circuit”。

(b) Behzad Razavi. , ”Fundamentals of Microelectronics”。

(c) Neamen, D. A. , ”Electronic Circuit Analysis and Design”。

(2) 更多的比喻:為了讓電路的設計觀念更易於吸收,所以筆者常做比喻來加以詮釋,願能活化出讀者更多的思維,以免於沉悶。
(3) 加入縮小的插圖:圖解分析因十分詳實,致使解說常常跨及多頁,因此,為了避免『閱讀的前後翻頁』,於是常將縮圖安插於所屬的各頁之中,好讓讀者免於『尋覓圖示』之勞,以順利於閱讀。
(4) 等號的加註文字:為了讓方程式的描述更為清晰,於是常在等號的下方或上方加註了『換』、『或』、『對消』、『即』、『得』、『恰』、『代入』等等文字,以利方程式之解讀,更得其意。不過,此等號寫法純為筆者個人所添述,並非普羅通用,故無需用於考試。
(5) 大陸電子學術語補充:兩岸交流頻繁,但各有其術語使用,為了讓讀者明白大陸的電子學術語,因而補充。

上述皆為本書特色,但如此寫法卻導致篇幅較大,形成讀者負擔,願讀者耐心閱取,必能獲益。本書製作力求嚴謹,雖經多次校訂,但難免疏漏;再者,筆者對分析論點常提出個人的看法與詮釋,恐有誤謬之處,尚祈各學者與先進,不吝賜教,予以指正。在此筆者深表謝意!

林昀與林漢賓 謹識於台北
2021年1月

目錄大綱

第一章 基本觀念
簡介 1-2
1-1 電機工程概要與相關科系 1-2
1-2 類比信號與數位信號的概念 1-18
1-3 定義與單位 1-40
1-4 電的符號表示 1-48
1-5 圖解分析的觀念 1-71
1-6 基本術語與電路定律 1-88
習題 1-97
註明與圖片來源 1-98

第二章 電阻性電路分析基礎
簡介 2-3
2-1 電阻的分類 2-4
2-2 衍生的定律 2-20
2-3 常見的等效電路與理念 2-23
2-4 依賴電源之種類與等效分析 2-45
2-5 『單向放大器』之宏觀等效模型 2-67
2-6 非單向放大器的等效模型與其界面分析 2-98
2-7 電流倍數『混合與分散』時的等效電阻 2-139
2-8 跨接於兩端點的等效觀念 2-162
習題 2-181

第三章 儲能元件的基本電路分析
簡介 3-2
3-1 電容器的基本知識 3-2
3-2 一階RC電路的響應 3-19
3-3 一階RC濾波器的頻率響應概念 3-49
3-4 電感器與LC諧振現象 3-78
習 題 3-92

第四章 半導體與二極體電路
簡介 4-4
4-1 半導體材料之概念 4-4
4-2 半導體的載子運動與電流種類 4-24
4-3 半導體的均勻摻雜 4-45
4-4 半導體中的熱能效應 4-54
4-5 PN接面二極體的物理觀念 4-57
4-6 外接電壓時的pn二極體特性 4-71
4-7 金屬-半導體接面 4-108
4-8 特殊用途的二極體元件 4-111
4-9 二極體電路分析的等效模型 4-119
4-10 有信號變化時的二極體電路 4-131
4-11 整流與其濾波的電路 4-142
4-12 穩壓電路 4-174
4-13 箝位電路 4-186
4-14 倍壓器 4-195
4-15 限制電路(截波器) 4-208
習 題 4-237

附 錄
A1:電子學常用的希臘字母代號 A-1
A2:各插圖之意義說明 A-2
A3:各章的重要術語或公式 A-3
A4:本書所用名詞的兩岸差異對照表 A-13