کتاب فیزیک الکترونیک - استریتمن | روئین تن

کتاب فیزیک الکترونیک اثر بن. جی. استریتمن و ترجمه ی غلامحسن روئین تن و سعید صمدی توسط انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران به چاپ رسیده است.

برای درک بنیادی مطالب الکترونیک لازم است تا به ابزار این رشته به طور کامل مجهز باشیم و این ابزار اساسی همانا فیزیک الکترونیک می باشد که در واقع پایه ی علم الکترونیک را تشکیل می دهد. تحولات در زمینه ی افزاره های الکترونیکی بسیار زیاد است و مدام در حال تغییر و توسعه می باشند. یک روز ترانزیستور دو قطبی مطرح است، امروز افزاره های CMOS و در آینده افزاره ی دیگری، مطرح می شود اما آن چه که به زودی تغییر نخواهد کرد، زیربنای علم الکترونیک است که همیشه ماندنی و ابزاری برای درک و توسعه ی انواع افزاره های الکترونیکی خواهد بود.

شایان ذکر است، این کتاب مقدمه ای بر ادوات الکترونیکی حالت جامد برای دانشجویان کارشناسی مهندسی برق، سایر دانشجویان علاقمند و نیز مهندسین و دانشمندان دست اندرکار می باشد که دانش آن ها از الکترونیک نوین باید به روز درآید. کتاب طوری سازمان دهی شده که دانشجویان با داشتن زمینه ای از فیزیک سال دوم دانشگاه به سطحی از آگاهی می رسند که توانایی مطالعه ی متون روز در مورد قطعات و کاربردهای جدید را خواهند داشت. یکی از کلیدهای موفقیت در فهم مطالب این اثر ارزشمند، کار با مسائلی است که به مرور مفاهیم می پردازند. مسائل انتهای هر فصل طوری طرح شده اند که به فراگیری درس کمک می کنند. مسائل مشخص شده با علامت (*) به منظور حل با کامپیوتر داده شده اند. در این مسائل، امکان تغییر پارامترها در یک محدوده ی وسیع، ویژگی های مهم مواد و قطعات مورد مطالعه را نمایان می سازد.

کتاب "فیزیک الکترونیک" مشتمل بر دوازده فصل می باشد: 1- ویژگی های بلور و رشد نیمه رساناها 2- اتم ها و الکترون ها 3- نوارهای انرژی و باربرها در نیمه رساناها 4-  بارهای اضافی در نیمه رساناها 5- پیوندها 6- دیودهای پیوندی p-n 7- ترانزیستورهای پیوندی دو قطبی 8- ترانزیستورهای اثر میدانی 9- مدارهای مجتمع 10- لیزرها 11- قطعات سوئیچ کننده p-n-p-n 12- قطعات مایکروویو با رسانایی منفی

برشی از متن کتاب

فصل 1: ویژگی های بلور و رشد نیمه رساناها شبکه های بلوری: در این قسمت به بررسی آرایش های اتمی جامدات مختلف می پردازیم. تک بلورها را از شکل های دیگر مواد متمایز ساخته و سپس تناوب در شبکه های بلوری را بررسی خواهیم کرد. بعضی از اصطلاحات خاص و مهم بلورشناسی با توجه به بلورهایی که دارای ساختار پایه ی مکعبی ساده هستند، تعریف و تشریح خواهند شد. این تعاریف امکان اشاره به صفحات و جهت های معین در یک شبکه با ساختار دلخواه را فراهم می کند. سرانجام شبکه ی الماسی را بررسی می کنیم که با اندکی تغییر، ساختار نمونه ی اکثر مواد نیمه رسانای مورد استفاده در قطعات الکترونیکی است. فصل 2: اتم ها و الکترون ها مکانیک کوانتومی: اصول مکانیک کوانتومی تقریباً به طور همزمان (اواخر 1920) از دو دیدگاه متفاوت ارائه شد. یک رویکرد، ارائه شده از سوی هایزنبرگ، از ریاضی ماتریس ها بهره گرفته و مکانیک ماتریسی نامیده می شود. به طور مستقل شرودینگر رویکرد دیگری با استفاده از یک معادله موج معرفی کرد که امروز، مکانیک موجی نامیده می شود. این دو فرمول بندی ریاضی کاملاً متفاوت به نظر می رسند. با این حال، بررسی های دقیق تر نشان می دهد که فراتر از شکل ظاهری اصول اساسی هر دو رویکرد یکسان است. می توان نشان که به عنوان مثال، نتایج مکانیک ماتریسی بعد از عملیات ریاضی به نتایج حاصل از مکانیک موجی منتهی می شود. فصل 3: نوارهای انرژی و باربرها در نیمه رساناها باربرها در نیمه رساناها: تجسم مکانیزم رسانش جریان در مورد یک فلز نسبتاً ساده است. اتم های فلز در دریایی از الکترون های نسبتاً آزاد فرو رفته اند و این الکترون ها می توانند به صورت گروهی تحت تأثیر یک میدان الکتریکی حرکت کنند. این تصویر از الکترون های آزاد بیش از حد ساده است ولی بسیاری از خواص مهم هدایت در فلزات را می توان از همین مدل ساده استخراج کرد. در عین حال، همه خواص الکتریکی نیمه رساناها با این روش توجیه پذیر نیست. از آن جایی که نیمه رسانا در صفر درجه کلوین دارای یک نوار ظرفیت پر و یک نوار هدایت خالی است، باید افزایش الکترون های نوار هدایت ناشی از برانگیختگی های گرمایی از طریق شکاف نوار را در موقع بالا رفتن دما در نظر بگیریم. به علاوه، پس از برانگیزش الکترون ها به نوار هدایت، حالت های خالی باقی مانده در نوار ظرفیت نیز می توانند در فرایند هدایت شرکت کنند. هم چنین، وارد کردن ناخالصی ها اثر مهمی بر روی ساختار نوار انرژی و قابلیت دسترسی باربرهای الکتریکی دارد. بنابراین انعطاف پذیری قابل ملاحظه ای در کنترل خواص الکتریکی نیمه رساناها وجود دارد. فصل 4:  بارهای اضافی در نیمه رساناها نورافشانی: در هنگام تولید زوجهای الکترون  - حفره در یک نیمه رسانا یا هنگامی که الکترون های برانگیخته شده به ترازهای بالاتر به حالت های تعادل خود برمی گردند، امکان تابش نور از ماده وجود دارد. بسیاری از نیمه رساناها، به ویژه نیمه رساناهای مرکب با شکاف نوار مستقیم برای گسیل نور بسیار مناسب هستند. ویژگی کلی گسیل نور، نورافشانی نامیده می شود.

فهرست

فصل 1: ویژگی های بلور و رشد نیمه رساناها مواد نیمه رسانا شبکه های بلوری رشد بلور رشد رونشستی فصل 2: اتم ها و الکترون ها مقدمه ای بر مدلهای فیزیکی مشاهدات تجربی مدل بوهر مکانیک کوانتومی ساختار اتمی و جدول تناوبی فصل 3: نوارهای انرژی و باربرها در نیمه رساناها نیروهای پیوندی و نوارهای انرژی در جامدات باربرها در نیمه رساناها تراکم باربرها رانش باربرها در میدانهای الکتریکی و مغناطیسی تغییرناپذیری تراز فرمی در حالت تعادل فصل 4:  بارهای اضافی در نیمه رساناها جذب نوری نورافشانی طول عمر باربرها و نور رسانایی نفوذ باربرها فصل 5: پیوندها ساخت پیوندهای p-n شرایط تعادل گرایش مستقیم و معکوس پیوندها؛ شرایط پایدار شکست گرایش معکوس شرایط گذرا و a-c انحراف هایی از نظریۀ سادۀ پیوند پیوندهای فلز – نیمه رسانا پیوندهای ناهمگون فصل 6: دیودهای پیوندی p-n دیود پیوندی دیودهای تونلی دیودهای نوری دیودهای نورافشان و لیزرها فصل 7: ترانزیستورهای پیوندی دو قطبی تقویت و سوئیچ کردن مبانی عملکرد BJT ساخت BJT توزیع بارهای اقلیت و جریان پایه های ترانزیستور گرایش در حالت کلی کلیدزنی (سوئیچ کردن) آثار ثانویه محدودیت های فرکانسی ترانزیستورها ترانزیستورهای دو قطبی با پیوند ناهمگون فصل 8: ترانزیستورهای اثر میدانی FET  پیوندی FET فلز – نیمه رسانا FET فلز – عایق – نیمه رسانا فصل 9: مدارهای مجتمع وضعیت فعلی ساخت مدارهای یکپارچه عناصر ادوات یکپارچه ادوات انتقال بار مجتمع سازی در مقیاس خیلی وسیع (VLSI) آزمایش، پیوندزنی و بسته بندی فصل 10: لیزرها گسیل برانگیزشی لیزر یاقوتی سایر سیستم های لیزر لیزرهای نیمه رسانا فصل 11: قطعات سوئیچ کننده p-n-p-n مکانیزمهای سوئیچ کردن یکسوساز کنترل شوندۀ نیمه رسانا فصل 12: قطعات مایکروویو با رسانایی منفی قطعات زمان گذر اثر گان و قطعات مرتبط با آن پیوست ها            

• نویسنده: بن. جی. استریتمن
• مترجمان: غلامحسن روئین تن - سعید صمدی
• انتشارات: دانشگاه علم و صنعت ایران