电子工程物理基础PDF电子书下载

第1章 微观粒子的状态 1

1.1 粒子运动状态的描述 1

1.1.1 分子相空间 1

1.1.2 微观粒子的波粒二象性 3

1.1.3 不确定关系 4

1.1.4 波函数 5

1.2 薛定谔方程 7

1.2.1 薛定谔方程 7

1.2.2 概率流密度 8

1.2.3 定态薛定谔方程 9

1.2.4 哈密顿算符 9

1.3 无限深势阱 10

1.3.1 一维无限深势阱 10

1.3.2 三维无限深势阱 12

1.4 一维谐振子 14

1.4.1 谐振子 14

1.4.2 谐振子方程的求解 14

1.4.3 谐振子的能级 15

1.4.4 谐振子波函数 16

1.5 势垒贯穿 17

1.5.1 隧道效应 17

1.5.2 势垒贯穿的光学类比 19

1.6 氢原子 19

1.6.1 氢原子的波函数 20

1.6.2 氢原子能级 20

1.6.3 角动量 21

1.6.4 能级简并度 21

1.6.5 轨道磁矩 21

1.6.6 自旋、自旋磁矩 22

1.6.7 小结 23

1.7 定态微扰 23

1.7.1 非简并定态微扰 23

1.7.2 有简并存在下的微扰 25

1.8 麦克斯韦—玻尔兹曼分布 27

1.8.1 等概率假设 27

1.8.2 分布与微观态之间的关系 27

1.8.3 麦克斯韦—玻尔兹曼分布 31

1.8.4 配分函数 33

1.9.1 全同性与泡利不相容原理 35

1.9 玻色—爱因斯坦与费米—狄拉克分布 35

1.9.2 微观状态数 36

1.9.3 B-E分布与F-D分布 37

1.9.4 量子统计与经典统计的关系 38

思考与练习 39

第2章 晶体中的电子状态 41

2.1.1 在坐标空间里 41

2.1.2 在波矢空间里 42

2.2.1 金属中自由电子的运动方程和解 43

2.2 金属自由电子模型 43

2.2.2 κ空间和态密度 44

2.2.3 金属电子气的分布函数 45

2.2.4 金属电子气的比热 47

2.3 周期势场和布洛赫定理 48

2.3.1 周期势场 48

2.3.2 布洛赫定理 49

2.4 准自由电子模型 51

2.4.1 模型与零级近似 51

2.4.2 一般微扰的计算 52

2.4.3 简并微扰的计算 53

2.4.4 能带 55

2.5 紧束缚近似模型 57

2.5.1 模型的建立与计算 57

2.5.2 结果分析 59

2.5.3 一个简单例子 60

2.6 电子的准经典运动 61

2.6.1 布洛赫电子运动的速度 61

2.6.2 加速度和有效质量 62

2.7 导体、绝缘体和半导体的能带模型 65

2.7.1 能带的填充与导电性 65

2.7.2 导体、绝缘体和半导体的能带 66

2.7.3 近满带与空穴 67

思考与练习 67

第3章 晶体中的原子热振动 70

3.1 原子间的相互作用 70

3.2 一维单原子晶格的振动 71

3.2.1 振动方程及行波解 71

3.2.2 色散关系 72

3.2.3 周期性边界条件 74

3.3 一维双原子晶格的振动 74

3.3.1 振动方程与解 74

3.3.2 色散关系 75

3.3.3 声学波与光学波 76

3.3.4 晶格振动的一般结论 76

3.4 晶格振动的量子化声子 77

3.4.1 格波能量量子化 77

3.4.2 声子的概念 79

3.4.3 声子对中子、光子和X射线散射 79

3.5 晶体的热学性质 81

3.5.1 晶格热容的量子理论 81

3.5.2 晶体的热膨胀 85

3.5.3 晶体的热传导 86

思考与练习 89

第4章 常见晶体的结构及物理性质 90

4.1 晶体结构的特征和表示法 90

4.1.1 晶列和晶面的表示 90

4.1.2 晶体的对称性 91

4.1.3 晶系与布喇菲原胞 93

4.1.4 常见晶体的结构 95

4.2 晶体的介电性质 98

4.2.1 电极化现象 98

4.2.2 晶体的介质极化率和介电常数 99

4.2.3 极化驰豫和介质损耗 100

4.3 晶体的压电性质 101

4.3.1 正压电效应和逆压电效应 101

4.3.2 压电系数 101

4.3.3 晶体压电性产生原因 102

4.3.4 压电晶体的应用 103

4.4 晶体的热释电性质 104

4.4.1 热释效应 104

4.4.2 产生热释电性的条件 104

4.4.3 热释电效应的应用 105

4.5 晶体的铁电性质 106

4.6 晶体的光学性质 108

4.6.1 麦克斯韦方程 108

4.6.2 波动方程及其单色平面波特解 108

4.6.3 晶体中传播的光波性质 110

4.6.4 折射率椭球 112

4.6.5 电光效应 113

思考与练习 116

5.1.1 非简并半导体载流子浓度 117

5.1 半导体中载流子的统计分布 117

第5章 半导体物理特性 117

5.1.2 本征半导体和本征载流子浓度 118

5.1.3 掺杂半导体及其载流子浓度 119

5.1.4 简并半导体 125

5.2 半导体的输运特性 127

5.2.1 载流子的漂移运动 迁移率 127

5.2.2 载流子的散射 128

5.2.3 半导体电阻率、杂质浓度和迁移率关系 129

5.3.1 非平衡载流子的产生一注入 131

5.3 非平衡载流子 131

5.3.2 非平衡载流子的寿命 132

5.3.3 非平衡载流子的复合 132

5.3.4 非平衡载流子的运动 133

5.3.5 连续性方程 135

5.4 半导体表面、界面(同质、异质)、金属和半导体接触 137

5.4.1 半导体表面电场效应 137

5.4.2 半导体同质p-n结 138

5.4.3 半导体异质结 141

5.4.4 金属.半导体接触 143

5.4.5 半导体超晶格微结构 146

5.5 半导体光电特性 149

5.5.1 半导体光吸收 149

5.5.2 半导体的定态光电导 150

5.5.3 光生伏特效应 152

5.5.4 半导体发光和发光二极管 153

5.5.5 半导体激射和激光二极管 155

5.5.6 半导体光磁电效应 158

5.6 半导体的其他特性 160

5.6.1 半导体的热电效应 160

5.6.2 半导体磁阻效应 162

5.6.3 半导体压阻效应 163

5.6.4 半导体声电效应 163

5.7 半导体陶瓷 164

5.7.1 PTC半导体陶瓷 164

5.7.2 NTC半导体陶瓷 165

5.7.3 晶界层电容器陶瓷 166

5.7.4 压敏半导体陶瓷 166

5.7.5 其他半导体陶瓷 168

思考与练习 169

参考文献 170