易学易懂电子回路入门 [日]山下明

原书前言

现在开始学习“电路”的读者对“电子”有怎样的印象呢?在这里，我们先从“电路”的角度进行比较。
在我的拙著《易学易懂电气回路入门（原书第2版）》中，有如下一段：
“电是由带电荷的粒子构成的。电荷有正电荷与负电荷之分”。
一方面，电有正负之分。这是把电的源头“电荷”用初学者容易理解的“电子”来表现，因为电的来源是带负电荷的“电子”和带正电荷的“质子”。在电路中，电子和质子是集体的，移动这些电子和质子的力被称为“电压”，流动的束被称为“电流”。思考“电压”和“电流”关系的范围，就是“电路”这门学问。多亏了电路，我们才能理解像电线一样的金属所传递的电的性质。
另一方面，电子是人类无法想象的小物体，具有非常不可思议的性质。在电路中，我们可以用“摩擦”来充分理解电子的性质，但在电子中却并非如此。实际上，电子具有与“摩擦”完全相反的“波”的性质。
“电气”这一领域，是利用电子在非常小的世界里所表现出的波的性质的技术。因此，“电压”和“电流”的关系也变得不可思议。电子电路中出现的内容在日常生活中是完全不会出现的，所以“电子电路”的内容比“电路”要难很多。
本书所涉及的电子电路范围。
那么，拿着这本书的会是什么样的人呢？值得庆幸的是，无论是因工作需要而被迫学习的人，还是单纯感兴趣的学生或工程类教师，本书都非常适合。
在撰写本书时，我已经确定了以下的执笔方针。
?面向学习电子电路的初学者。
?以电子电路的基本内容为前提（必要时进行补充）。
?作为阅读详细专业书籍的准备阶段的读物。
因此，本书具有以下特点。
?它并未涵盖电子电路的所有领域。
?在专业书籍中未进行详细解释的内容，在本书中得到了详尽的描述。
?如果能够理解本书的内容，也就能够理解更高水平的专业书籍的内容。
本书省略了许多其他电子电路书籍中涉及的领域，如“功率放大”“振荡电路”“调制电路”“解调电路”和“电源电路”等。一是考虑到篇幅的原因；二是对于本书的目标读者来说，为避免信息过载，进行了删减。
本书的结构和阅读方式。
本书大致分为三个部分。
第一部分　欢迎来到电子电路的世界：第1章
第1章写的是为了读懂第二部分的前半段所必需的内容。为了理解半导体的性质，我解说了必要的微观世界的法则，一般入门书中没有详细介绍的内容，这里也认真地撰写了。
第二部分　器件的结构：第2~6章
解说使用半导体的“二极管”和“晶体管”这两种器件的构造。初学者最好按照第2章、第3章、第4章的顺序阅读。第5章和第6章只读必要的部分即可。第2~6章的内容是设备制造者所必须掌握的知识。学习制造设备（器件）所需的物质，也就是了解器件本身的结构，理解材料和内容是怎样的，以及是怎样运作的。这样一来，就会明白需要什么样的器件，以及应该如何使用器件。
第三部分　器件的使用方法：第7~10章
讲解了在第二部分中说明的半导体器件在实际中应该如何使用。第
7 ~ 10章是电路从业者的知识。电路从业者是指将设备制造者生产的器件实际组装并使用的人。实际制作产品的时候，是将很多器件组合起来制作的。电路从业者为了运用现实中的器件实现社会所需，学习了很多器件的使用方法。
在很多电子电路的书中，第三部分的内容更加充实。第二部分的内容属于“半导体工学”领域。初学者认为应该充分理解器件的内容，因此，本书在第二部分中特别详细地阐述了“能带理论”。像这样，本书可以让读者从“器件的结构”和“器件的使用方法”两方面进行学习。很多书都把这两个内容交替着写，或者分开写，但我把这两个内容集中在一本书里，便于学习。我衷心希望通过本书，读者们能对电子电路有更深入的了解，进而学习更详细的专业书籍。

山下明　　
2019年4月　　

本书面向电子电路的初学者，以电子电路的基本内容为前提，同时作为阅读详细专业书籍的准备内容，旨在帮助初学者了解电子回路的基本概念和工作原理，从常见的二极管、晶体管、场效应晶体管等器件的角度，介绍它们的结构以及使用方法。在介绍使用方法时，将经典的放大电路与上述器件结合，阐述电子回路的基本原理，为初学者建立框架式的电子回路体系。
本书可作为从事微电子与集成电路工作的工程技术人员的入门读物，也可作为微电子相关专业的参考书；对于具有初级物理电路知识的初学者，也是合适的专业辅导用书。

山下明，1991年3月2日，作者出生于日本大阪。在撰写本书时，他是大阪府立藤井寺工科高等学校的一名教师。
·JNTO亲善翻译组织会员、大阪SGG俱乐部会员
·日本新西兰协会（关西）理事会成员
·Quodlibet-chor（合唱团）低音部
·著有《易学易懂电气回路入门（原书第2版）》《易学易懂电子回路入门》《易学易懂电气数学入门》

目　　录
原书前言
第一部分　欢迎来到电子电路的世界
第1章　电子电路入门的预备知识1
1-1半导体是什么2
1-2原子的结构4
1-3原子的性质6
1-4电子的性质（1）波粒二象性8
1-5电子的性质（2）作为费米子的性质10
1-6存在大量电子的处理方法12
1-7原子中的电子14
1-8元素周期表18
1-9结晶20
1-10能带理论（1）金属22
1-11能带理论（2）绝缘体26
1-12能带理论（3）半导体28
第1章　练习题30
第二部分　器件的结构
第2章　二极管31
2-1掺杂32
2-2n型半导体的制作方法34
2-3n型半导体的能带结构36
2-4p型半导体的形成方法38
2-5p型半导体的能带结构40
2-6pn结 =二极管42
2-7pn结的能带结构44
2-8整流作用和能带结构46
2-9二极管的电压电流特性50
2-10反向电压52
第2章　练习题54
第3章　晶体管55
3-1汉堡结构的晶体管56
3-2引脚名字的由来58
3-3晶体管的放大作用60
3-4晶体管的能带结构62
3-5静态特性和动态特性64
3-6h参数68
3-7等效电路70
3-8寄生电容72
第4章　场效应晶体管75
4-1电流驱动和电压驱动76
4-2单极性78
4-3引脚的名字和沟道80
4-4接合型FET82
4-5接合型FET的静态特性84
4-6接合型FET的等效电路86
4-7MOSFET的特性88
4-8增强型和耗尽型90
4-9MOSFET的静态特性92
第4章　练习题94
第5章　二极管的伙伴们95
5-1LED（发光二极管）96
5-2太阳能电池100
5-3光电二极管、pin二极管104
5-4激光二极管106
5-5齐纳二极管、雪崩二极管110
5-6隧道二极管（Esaki 二极管）112
5-7变容二极管116
5-8肖特基势垒二极管118
第5章　练习题120
第6章　晶体管的伙伴们 121
6-1光电晶体管122
6-2晶闸管124
6-3IGBT126
第6章　练习题128
第三部分　器件的使用方法
第7章　使用晶体管的放大电路129
7-1信号和电源130
7-2偏压的思考方式132
7-3接地和地134
7-4集电极电阻和三种基本放大电路136
7-5发射极接地放大电路的基本操作138
7-6晶体管电压与电流的关系140
7-7负载线142
7-8动作点146
7-9放大率150
7-10增益152
7-11动作点和偏置电压154
7-12偏置电路的必要性156
7-13各种偏置电路158
7-14如何阻断直流电162
7-15小信号放大电路的等效电路164
7-16使用h参数的等效电路168
7-17高频特性172
7-18高频放大电路174
7-19输入阻抗和输出阻抗176
7-20阻抗匹配178
7-21射极跟随器180
第7章　练习题182
第8章　使用场效应晶体管的放大电路183
8-1FET的放大电路184
8-2接合型FET和MOSFET186
8-3接合型和耗尽型MOSFET的偏压和动作点188
8-4增强型MOSFET的偏压和动作点190
8-5小信号放大电路的等效电路192
第8章　练习题194
第9章　反馈电路和运算放大器195
9-1反馈和负反馈电路196
9-2负反馈电路的放大率198
9-3负反馈电路放大率稳定的理由200
9-4负反馈电路的带宽扩大的理由202
9-5负反馈电路的输入、输出阻抗204
9-6负反馈电路的实际情况206
9-7正反馈208
9-8运算放大器210
9-9加法运算放大器214
第9章　练习题216
第10章　数字电子电路217
10-1什么是数字218
10-2数字的计数方法220
10-3数字与模拟的转换222
10-4逻辑电路的基本部件224
10-5布尔代数226
10-6德·摩根定律228
10-7NAND为王，什么都行230
10-8逻辑电路与真值表232
10-9加法器234
10-10CMOS236
第10章　练习题238
结论239

本书面向电子电路的初学者，以电子电路的基本内容为前提，同时作为阅读详细专业书籍的准备内容，旨在帮助初学者了解电子回路的基本概念和工作原理，从常见的二极管、晶体管、场效应晶体管等器件的角度，介绍它们的结构以及使用方法。在介绍使用方法时，将经典的放大电路与上述器件结合，阐述电子回路的基本原理，为初学者建立框架式的电子回路体系。
本书可作为从事微电子与集成电路工作的工程技术人员的入门读物，也可作为微电子相关专业的参考书；对于具有初级物理电路知识的初学者，也是合适的专业辅导用书。

山下明，1991年3月2日，作者出生于日本大阪。在撰写本书时，他是大阪府立藤井寺工科高等学校的一名教师。
·JNTO亲善翻译组织会员、大阪SGG俱乐部会员
·日本新西兰协会（关西）理事会成员
·Quodlibet-chor（合唱团）低音部
·著有《易学易懂电气回路入门（原书第2版）》《易学易懂电子回路入门》《易学易懂电气数学入门》