کتاب فیزیک الکترونیک - سینگ | فتحی پور

کتاب فیزیک الکترونیک اثر جاسپریت سینگ و ترجمه ی مرتضی فتحی پور و علیرضا احسانی اردکانی توسط انتشارات دانشگاه تهران به چاپ رسیده است.

فنّاوری الکترونیک حالت جامد نه تنها انقلاب عظیمی در تولید و پردازش اطلاعات پدید آورده است بلکه بسیاری از صنایع دیگر را نیز تحت تاثیر قرار داده است. در صنایع نوین علاوه بر سیلیسیوم از مواد نیمه هادی جدیدی استفاده می شود. ایجاد این مواد نیمه هادی جدید و کاربرد آنها در جهت ساختِ افزاره های الکترونیکی نوین، یکی از عرصه های بسیار جالب و پر رقابت برای مهندسین الکترونیک می باشد. برای مقابله و هماهنگی با تحولات سریع فنّاوری، مهندسین الکترونیک به دروس پایه ای در زمینه فیزیک الکترونیک نیاز دارند. کتاب حاضر توسط آقای دکتر جاسپریت سینگ برای همین منظور به رشته ی تحریر درآمده است. وی، مطالب را بسیار ساده مطرح کرده و کوشیده است تا با ارائه ی توضیحات کافی، درک مطالب را برای خواننده آسان نماید. استفاده از مثال های متعدد و ارائه ی تاریخچه و نیز خلاصه ی مطالب به صورت نمودار در انتهای هر فصل، از جمله ویژگی‌های کتاب حاضر است. مطالب این کتاب جهت تدریسِ درسی در زمینه فیزیک الکترونیک برای دانشجویان سال آخر کارشناسی و نیز تدریس مقدمات الکترونیک نوری برای دانشجویان سال اول کارشناسی ارشد مناسب می باشد. دانشجویان علاقه مند ضمن مطالعه این کتاب علاوه بر آشنایی با کارهای علمی که انجام شده است، برای پا نهادن به دنیای شگفت انگیز و بسیار زیبای میکرو الکترونیک آماده می شوند و بدین ترتیب می توانند به علت رفتار الکتریکی ابزارها پی ببرند و محدودیت آن ها را شناسایی نمایند.

کتاب "فیزیک الکترونیک" مشتمل بر دوازده فصل می باشد: 1- مکانیک کوانتومی و فیزیک آماری الکترون ها  2- الکترون ها در بلور ساختار نواری نیمه هادی ها  3- آلایش نیمه هادی ها 4- انتقال و خواص نوری در نیمه هادی ها  5- پیوند نیمه هادی ها: دیود   p – n 6- پیوند نیمه هادی ها با فلزات و عایق ها 7- ترانزیستور پیوندی دوقطبی 8- ترانزیستورهای اثر میدانی 9- ترانزیستور اثر میدانی: MOSFET 10- افزارهای الکترونیک نوری: از فوتون ها تا الکترون ها 11- افزارهای الکترونیک نوری: گسیل نور 12- سیستم های مخابرات نوری: نیازهای افزاره

برشی از متن کتاب

فصل اول: مکانیک کوانتومی و فیزیک آماری الکترون ها تمامی ابزارهای الکترونیکی و الکترونیک نوری مبتنی بر نیمه هادی، از خواص ویژۀ الکترون در داخل نیمه هادی استفاده می‌کنند. پروتون ها و نوترون های موجود، به طور مستقیم در هیچ یک از فرآیندهای فیزیکی شرکت ندارند، اگر چه این ذرات بنیادین ضروری هستند و به همراه الکترون های پوستۀ داخلی خواص شیمیایی ای را ارائه می‌کنند که موجب می‌شود ماده، نیمه هادی گردد. نوترون و پروتون ها متحرک نیستند در حالی که الکترون ها "آزادند" و به اطراف حرکت می‌کنند. برای فهمیدن خواص نیمه هادی ها و افزاره های مربوط به آن، لازم است خواص الکترون ها را در درون نیمه هادی ها درک کنیم. به ویژه باید دوجنبه از خواص الکترونیکی را دریابیم: 1- میزان انرژی، اندازۀ حرکت، موقعیت مکانی و ... الکترون در داخل نیمه هادی چقدر است؟ 2- پاسخ الکترون ها به اختلالات خارجی مانند میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی، میدان الکترومغناطیسی و ... چگونه است؟ فصل دوم: الکترون ها در بلور: ساختار نواری نیمه هادی ها مبارزطلبی الکترونیک حالت جامد: در افزاره های نیمه هادی، چه الکترونیکی چه از نوع الکترونیک نوری، به اطلاعاتی در مورد رفتار تعداد زیادی از الکترون های دارای بار منفی که از بین یون های ثابت دارای بار مثبت حرکت می کنند، علاقه مندیم. در حالت کلی، حل مسئله مربوط به تعداد زیادی ذره که بر یکدیگر تأثیر متقابل دارند، بسیار مشکل است. این ویژگی حتی در مورد مکانیک کلاسیک که رایانه های بزرگی برای محاسبۀ دقیق مدار سیاره ها و قمرهای آنها مورد نیاز است، نیز صحت دارد. مسئلۀ مکانیک کوانتومی حتی مشکل تر از این است. فصل سوم: آلایش نیمه هادی ها "آلایش" روش کنترل شده ای برای ایجاد حامل در نیمه هادی هاست. آلایش اجازه می دهد چگالی الکترون را در محدوده بسیار وسیعی تغییر دهیم برای مثال (از )، بنابراین به طور مشابه می توان هدایت را در چنین فاصله وسیعی تغییر داد. همچنین چگالی حامل ها را می توان به طرز بسیار دقیقی تغییر داد و بدین ترتیب پیوندهای pn  و میدان های الکتریکی داخلی ساخت. اساساً همه افزاره های الکترونیکی، از کلیدها و حافظه ها گرفته تا لیزرهای نیمه هادی، از آلاینده‌ها به عنوان جزء اصلی افزاره بهره مند می شوند. در این فصل، اصول فیزیکی آلایش در نیمه هادی ها را مطالعه می‌کنیم. در این فصل از مفاهیم مکانیک آماری که در فصل اول توضیح دادیم، استفاده می شود. توصیه می شود خواننده بخش 5-1 را دوره کند. بسیاری از روابطی که در آن بخش به دست آوردیم، مورد استفاده واقع خواهند شد، با این تفاوت که جرم الکترون آزاد را با جرم موثر الکترون جایگزین می کنیم. مسئلۀ اتم هیدروژن که در فصل اول بررسی شد نیز باید مجدداً دوره شود، زیرا از آن برای درک خواص آلاینده ها استفاده خواهیم کرد. فصل چهارم: انتقال و خواص نوری در نیمه هادی ها روابط سرعت – میدان الکتریکی در نیمه هادی ها: اگر توزیعی از الکترون ها تحت تأثیر میدان الکتریکی قرار گیرد، الکترون ها در امتداد میدان حرکت می کنند (در خلاف جهت میدان F) و از میدان، سرعت کسب می نمایند اما به لحاظ بی نظمی های بلور، در جهات تصادفی پراکنده می شوند. حالت پایداری برقرار می شود که در آن الکترون ها، سرعت رانشی برآیندی در خلاف جهت میدان می یابند.

فهرست

فصل 1- مکانیک کوانتومی و فیزیک آماری الکترون ها فصل 2- الکترون ها در بلور ساختار نواری نیمه هادی ها فصل 3- آلایش نیمه هادی ها فصل4- انتقال و خواص نوری در نیمه هادی ها فصل 5- پیوند نیمه هادی ها: دیود   p - n فصل6- پیوند نیمه هادی ها با فلزات و عایق ها فصل7- ترانزیستور پیوندی دوقطبی فصل8- ترانزیستورهای اثر میدانی فصل9- ترانزیستور اثر میدانی: MOSFET فصل10- افزارهای الکترونیک نوری: از فوتون ها تا الکترون ها فصل11- افزارهای الکترونیک نوری: گسیل نور فصل12- سیستم های مخابرات نوری: نیازهای افزاره      

نویسنده: جاسپریت سینگ مترجم: مرتضی فتحی پور - علیرضا احسانی اردکانی انتشارات: دانشگاه تهران