超导电子技术及其应用 官伯然 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

官伯然 著

图书标签:

• 超导
• 超导电子学
• 电子技术
• 应用
• 物理
• 材料科学
• 电路
• 低温物理
• 电子器件
• 工程技术

店铺： 久点图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030257383

商品编码：29658713524

包装：平装

出版时间：2009-10-01

基本信息

书名：超导电子技术及其应用

定价：55.00元

作者：官伯然

出版社：科学出版社

出版日期：2009-10-01

ISBN：9787030257383

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

---

内容提要

---

本书系统介绍了超导电子技术基本原理和理论基础，深入阐述了超导电子技术应用的各个方面，并对常见超导器件及其与半导体器件的混合应用进行了介绍。全书共分十章，包括超导的基本特征、超导现象的宏观及微观解释、约瑟夫森效应、超导约瑟夫森结阵列振荡器、超导RSFQ数字电路的基本原理、超导RSFQ约瑟夫森结传输线、超导RSFQ逻辑电路体系、超导RSFQ CPU原理、超导微波器件、超导器件与半导体器件的混合应用。
本书可供从事超导电子技术领域研究的科研人员和研究生参考。

目录

---

前言
章 超导的基本特征
1.1 超导的历史和现状
1.1.1 超导的历史
1.1.2 超导的研究现状
1.2 超导的基本电现象
1.2.1 超导体的发现及其临界温度
1.2.2 临界磁场与临界电流
1.2.3 迈斯纳效应
1.3 超导电性
参考文献
第二章 超导现象的宏观及微观解释
2.1 超导现象的宏观解释
2.1.1 二流体模型
2.1.2 伦敦方程
2.1.3 超导平板的磁场和电流分布
2.1.4 超导体磁性质的两种描述观点
2.2 超导现象的微观解释
2.2.1 BCS理论
2.2.2 高温超导体的部分微观理论
参考文献
第三章 约瑟夫森效应
3.1 单电子隧道效应
3.1.1 正常金属隧道效应
3.1.2 超导体和正常金属间隧道效应
3.1.3 超导体单电子隧道效应
3.2 约瑟夫森理论
3.2.1 约瑟夫森方程
3.2.2 直流约瑟夫森效应
3.2.3 交流约瑟夫森效应
3.2.4 约瑟夫森磁效应
3.3 约瑟夫森结的典型结构及其等效电路
3.3.1 约瑟夫森结的典型结构
3.3.2 斯图尔特-麦克坎伯模型
3.3.3 电阻分路模型
3.3.4 约瑟夫森隧道结和摆模拟
3.4 约瑟夫森结的起伏噪声
3.5 实用约瑟夫森结的特性
3.5.1 低临界温度超导约瑟夫森结
3.5.2 Nb结的I-V特性
3.5.3 高临界温度超导约瑟夫森结
参考文献
第四章 超导约瑟夫森结阵列振荡器
4.1 约瑟夫森结阵列振荡器的理论分析
4.1.1 引言
4.1.2 单约瑟夫森结振荡器
4.1.3 由微带线谐振腔和约瑟夫森结组成的振荡器
4.1.4 长约瑟夫森结类型的阵列振荡器
4.1.5 外部负载和一维阵列振荡器相位锁定关系
4.1.6 二维约瑟夫森结阵列振荡器
4.2 准光约瑟夫森结阵列振荡器
4.2.1 引言
4.2.2 准光约瑟夫森阵列振荡器结构
4.2.3 准光阵列振荡器的传输线模式
4.2.4 准光阵列振荡器的耦合电路和阻抗
4.2.5 准光阵列振荡器偏置电路
4.2.6 准光阵列振荡器的相位锁定
4.2.7 准光阵列振荡器的功率测量
4.2.8 准光阵列振荡器的计算机仿真模型
4.3 准光约瑟夫森结阵列振荡器的仿真模拟
4.3.1 引言
4.3.2 数值仿真摄动技术
4.3.3 约瑟夫森结行阵列的仿真模拟
4.3.4 约瑟夫森结列阵列的仿真模拟
4.3.5 阵列振荡器参数综合优化实际理论
4.3.6 二维准光阵列振荡器的仿真模拟
参考文献
第五章 超导RSFQ数字电路的基本原理
5.1 超导环磁通量子化
5.2 超导量子干涉器
参考文献
第六章 超导RSFQ约瑟夫森结传输线
6.1 单约瑟夫森结的RSFQ现象
6.2 JTL理论分析
6.2.1 单一态干涉器电路JTL
6.2.2 JTL中电路优化问题
6.3 JTL工作方式
6.3.1 JTL的不变性传输
6.3.2 JTL的电流放大传输
6.3.3 JTL电压传输放大
6.3.4 电路的优化
6.4 JTL的参数特性
6.4.1 JTL参数对脉冲传输的影响
6.4.2 电感L的改变
6.4.3 偏置电流Ib的改变
6.4.4 临界电流Ic的改变
6.4.5 Rn的改变
6.4.6 小结
6.4.7 JTL电路应用举例
6.5 JTL中的推斥效应和碰撞现象
6.5.1 推斥效应
6.5.2 碰撞研究
参考文献
第七章 超导RSFQ逻辑电路体系
7.1 超导RSFQ分支器及缓冲器
7.1.1 超导RSFQ分支器
7.1.2 超导RSFQ缓冲器
7.1.3 超导RSFQ合路缓冲器
7.2 超导RSFQ触发器
7.2.1 RS触发器
7.2.2 T触发器
7.2.3 D触发器
7.3 超导RSFQ基本逻辑单元
7.3.1 超导RSFQ或门逻辑电路
7.3.2 超导RSFQ与门逻辑电路
7.3.3 超导RSFQ非门逻辑电路
7.3.4 DC／SFQ转换器
7.3.5 SFQ／DC转换器
7.3.6 DX单元和MX单元
7.3.7 算术加ADD单元
7.3.8 INC单元
参考文献
第八章 超导RSFQ CPU原理
8.1 RISC体系处理器
8.1.1 RISC计算机体系简介
8.1.2 具体的RISC处理器模型
8.2 超导RSFQ数字电路的Cadance仿真
8.3 超导RSFQ/RISC计算机系统设计及其仿真
8.3.1 超导RSFQ/RISC计算机概述
8.3.2 超导RSFQ/RISC计算机系统设计
8.3.3 各部件设计及仿真
8.3.4 控制电路及RSFQ／RISC计算机仿真
8.3.5 处理器总体仿真
参考文献
第九章 超导微波器件
9.1 超导体的表面阻抗特性
9.1.1 超导体的表面阻抗
9.1.2 超导薄膜的表面阻抗
9.2 超导微波谐振器
9.3 超导微波滤波器
9.4 超导微波天线
9.4.1 偶极子天线
9.4.2 小圆环天线
9.4.3 高温超导曲线型天线
9.4.4 高温超导微带天线
9.4.5 超方向性阵
9.4.6 毫米波天线阵
9.5 超导混频器
参考文献
第十章 超导器件与半导体器件的混合应用
10.1 基于半导体的低温电子学
10.1.1 半导体材料和器件的低温特性
10.1.2 低温下半导体材料和器件的噪声特性
10.1.3 低温半导体技术的应用
10.2 超导体与半导体混合应用
10.3 超导体与半导体混合应用前景
参考文献

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《超导电子技术及其应用》 内容概述 《超导电子技术及其应用》是一部深入探讨超导现象在电子技术领域应用的专业著作。本书系统阐述了超导的基本原理、关键技术、以及在通信、计算、医疗、能源等多个前沿领域所展现出的革命性潜力。作者官伯然凭借其深厚的学术造诣和丰富的实践经验，为读者呈现了一幅全面而精妙的超导电子技术图景。 第一部分：超导基础理论与材料 本书开篇即为读者构建坚实的理论基础。首先，详细介绍了超导现象的发现历程、宏观量子效应（如迈斯纳效应、约瑟夫森效应）以及微观理论（如BCS理论）。作者深入浅出地讲解了超导体的能隙、相干长度、伦敦穿透深度等核心参数，并阐述了超导转变温度、临界磁场、临界电流密度等关键特性。 随后，本书系统梳理了各类超导材料的发展脉络与特性。从经典的低温超导体（如铌钛合金、铌三锡）到高温超导体（如铜氧化物、铁基超导体），作者详细介绍了它们的晶体结构、电学性能、磁学特性以及制备工艺。特别地，对于近年来备受关注的新型超导材料，如拓扑超导体、有机超导体等，本书也进行了前瞻性的探讨，分析了它们在理论和应用上的新机遇。 在材料制备方面，本书详细介绍了包括熔炼法、粉末冶金法、薄膜沉积法（如SBD、PLD、MBPVD）、超塑性变形法等在内的多种超导材料制备技术。作者不仅强调了工艺参数对材料性能的影响，还探讨了如何通过材料设计和制造工艺的优化来提升超导器件的性能和可靠性。 第二部分：核心超导电子器件与技术 在掌握了超导基础理论与材料知识后，本书进入核心部分——超导电子器件的构建与应用。这一部分是全书的精髓，详细介绍了各类基于超导效应的关键电子器件。 1. 超导滤波器与谐振器： 作者详细阐述了超导滤波器的工作原理，如何利用超导材料的低损耗特性实现极高的品质因子（Q值），从而在射频和微波通信领域实现高性能的滤波功能。书中介绍了不同结构的超导滤波器，如微带线滤波器、腔体滤波器等，并分析了它们在信号隔离、杂散抑制等方面的优势。同时，对超导谐振器在低噪声放大器（LNA）、射频识别（RFID）以及量子计算中的应用进行了深入探讨。 2. 超导约瑟夫森器件： 本书对约瑟夫森结及其衍生器件进行了详尽的介绍。重点阐述了约瑟夫森结的基本性质，如直流约瑟夫森效应和交流约瑟夫森效应，以及它们在电压标准、磁通量子化等方面的基础科学意义。在此基础上，详细介绍了基于约瑟夫森结的多种应用器件，包括： 超导量子干涉仪（SQUID）： 深入解析了SQUID的工作原理，包括直流SQUID和交流SQUID的结构与性能。重点介绍了SQUID在磁场测量中的超高灵敏度，以及在地球物理勘探、生物磁学（如脑磁图MEG、心磁图MCG）、无损检测等领域的广泛应用。 超导数字逻辑电路： 阐述了如何利用约瑟夫森结的快速开关特性和低功耗特性，构建超导数字逻辑门电路，如SFQ（Single Flux Quantum）逻辑。详细介绍了SFQ逻辑的优势，如极高的运算速度和极低的功耗，以及其在高性能计算、数据处理等方面的应用前景。 超导存储器： 介绍了基于磁通锁定和磁通跃迁的超导存储单元，以及其在快速缓存、非易失性存储等方面的潜在应用。 3. 超导输电线与电缆： 本书对超导材料在电力传输领域的应用进行了深入分析。详细介绍了超导输电线的结构，包括绝缘层、制冷系统、以及超导导体的排列方式。重点阐述了超导输电线在实现零电阻输电、减少线路损耗、提高输电能力等方面的显著优势。书中还讨论了超导电缆在城市电网升级、大规模能源输送等方面的实际案例和技术挑战。 4. 超导磁体与磁悬浮技术： 详细介绍了高性能超导磁体的设计、制造与应用。重点阐述了超导磁体在核磁共振成像（MRI）、粒子加速器、聚变反应堆（如ITER）等大型科学装置中的核心作用。此外，本书还探讨了超导磁悬浮技术在高速列车、精密机械等领域的应用，分析了超导磁体在实现无接触、低摩擦、高效率运行中的关键作用。 5. 超导探测器： 介绍了多种基于超导效应的探测器，包括： 超导纳米线单光子探测器（SNSPD）： 详细阐述了SNSPD的工作原理，即利用超导纳米线的临界电流下降来探测单个光子。强调了SNSPD在极低噪声、极高探测效率、极高时间分辨率等方面的优势，以及在量子通信、光子计数、天文学观测等领域的关键应用。 超导过渡边缘传感器（TES）： 介绍了TES的工作原理，利用超导材料在转变温度附近对温度变化的敏感性来探测能量。重点阐述了TES在粒子物理实验、X射线探测、红外探测等领域的应用，以及其在极低能量探测方面的潜力。 第三部分：超导电子技术的关键支撑技术与挑战 除了核心器件的介绍，本书还关注超导电子技术发展的关键支撑技术和面临的挑战。 1. 低温制冷技术： 鉴于大多数超导材料需要工作在低温环境，本书详细介绍了各种先进的低温制冷技术，包括斯特林制冷机、脉冲管制冷机、液氦制冷系统等。作者分析了不同制冷技术的效率、功率消耗、维护成本等因素，并探讨了如何实现高效、可靠、经济的超导器件制冷。 2. 封装与互连技术： 超导电子器件的性能高度依赖于其封装和互连的质量。本书详细介绍了超导器件的微纳米加工技术、封装工艺、以及超导互连的材料选择和连接方法。重点探讨了如何减小寄生电感、提高信号完整性，以及如何实现高密度、高可靠性的超导集成电路。 3. 材料优化与器件集成： 本书深入探讨了如何通过精细的材料设计和制备工艺来优化超导材料的性能，以满足不同应用场景的需求。同时，也强调了将多种超导器件集成到复杂系统中的挑战，包括系统设计、信号管理、功耗控制等。 4. 应用领域的挑战与未来展望： 本书的最后部分，作者总结了超导电子技术在各个应用领域所面临的挑战，例如成本、可靠性、集成度、标准化等。但同时，也充满信心地展望了超导电子技术的未来发展趋势，包括新型超导材料的发现、器件性能的持续提升、以及在人工智能、量子计算、精确测量等前沿领域的突破性应用。 总结 《超导电子技术及其应用》是一部内容丰富、结构严谨、论述深刻的专业著作。它不仅为超导电子技术领域的专业研究人员提供了宝贵的参考资料，也为希望了解这一前沿科技的读者提供了系统深入的学习途径。本书以其详实的论述、前瞻性的视角，为推动超导电子技术的理论发展和实际应用做出了重要贡献。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常吸引人，封面采用了深邃的蓝色调，搭配着科技感十足的线条和图标，让人一眼就能感受到其中蕴含的专业与前沿。纸张质量上乘，手感厚实，印刷清晰，即便是最复杂的公式和图表，也能看得一清二楚，这对于需要反复查阅和学习的专业书籍来说，无疑是一个巨大的加分项。我特别欣赏它在排版上的用心，章节之间的逻辑过渡非常顺畅，关键概念和术语都有明确的标注和解释，使得原本可能显得晦涩难懂的内容，在视觉上和阅读体验上都得到了极大的优化。阅读过程中，我发现作者在章节的布局上颇具匠心，从基础理论的铺陈，到具体技术的深入剖析，再到实际应用案例的展示，层层递进，构建了一个非常完整的知识体系。这种结构上的严谨性，让读者在阅读时能够持续保持专注，同时也更容易将零散的知识点串联起来，形成系统的认知框架。虽然我暂时还没有深入到每一个技术细节中去，但仅从这本书的“外在表现”来看，它已经展现出了一本优秀专业教材应有的专业素养和对读者的尊重，让人充满期待去探索其内在的知识宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远超出了其作为一本教材或参考书的范畴，它更像是一部系统性的、跨越了基础与前沿的知识图谱。在阅读过程中，我时常能感受到作者试图搭建一座沟通理论物理学家与应用工程师之间的桥梁。书中对基础物理原理的推导部分，严谨到几乎可以作为研究生学位论文的理论基础参考；而一旦进入到应用章节，其描述又变得极其贴合工程实践的实际需求，例如对误差分析、成本效益评估和可制造性（DFM）的讨论，都体现了深厚的工程背景。这种“两栖性”使得这本书的适用面非常广，无论是希望打牢理论根基的学生，还是需要快速掌握某一应用领域最新进展的资深工程师，都能从中获益匪浅。它成功地将那些通常被隔离在不同专业壁垒中的知识体系，有机地融合在一起，提供了一个整体优化的解决方案框架，这对于解决现代复杂工程问题至关重要，真正体现了跨学科融合的巨大力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格极其凝练且富有启发性，作者仿佛是一位经验极其丰富的导师，在指导学生进行一场严谨的学术探索之旅。它没有过多冗长或空泛的描述，每一个句子都像经过精密的计算和锤炼，直击核心概念。尤其是对一些前沿物理现象的阐释，作者能够找到非常巧妙的比喻和类比，将抽象的量子效应和宏观的工程实现巧妙地结合起来。我注意到，在介绍一些复杂的数学模型时，作者并没有直接堆砌公式，而是先用清晰的物理图像来引导读者理解其背后的意义，然后再逐步推导出数学表达，这种“先知其然，再解其所以然”的讲解方式，极大地降低了初学者的理解门槛。同时，书中的术语解释权威且精准，避免了不同领域间概念混淆的风险，这对于跨学科背景的读者来说尤为重要。阅读这本书的过程，与其说是被动地接收信息，不如说是一种主动的思维构建过程，它不断地挑战你对现有认知的边界，激发你去思考“为什么是这样”，而不是仅仅满足于“它是这样”。

评分☆☆☆☆☆

这本书在结构上的严谨性令人印象深刻，仿佛一座精心设计的知识迷宫，但每一步都有清晰的指引牌。我特别喜欢它在每章末尾设置的“思考与延伸”部分，这些问题往往不是简单的知识点回顾，而是涉及到对当前技术局限性的反思，甚至是开放性的研究方向探讨。这对于我这种习惯于将学习与研究相结合的读者来说，提供了极佳的切入点。例如，书中对某个特定器件的极限性能分析，最后引出了对下一代替代方案的讨论，这种前瞻性的布局使得整本书的阅读体验充满了动态感和未来感，而不是像一本静态的参考手册。而且，作者在引用参考文献时也十分考究，引用的都是近年来最具有影响力的顶尖期刊论文，这保证了书中介绍的技术和理论都站在了学科的最前沿，具有极强的时效性和权威性，避免了引入过时或已被证伪的旧有观点。这种对内容新旧程度的把控，体现了作者对科研动态的敏锐洞察力。

评分☆☆☆☆☆

从内容深度上看，这本书展现了作者深厚的学术功底和对行业脉络的精准把握。它不仅仅停留在对已知原理的复述，更在多个关键应用领域进行了深入的挖掘和前瞻性的探讨。我翻阅到其中关于新型功能材料在高性能器件中的集成案例时，深感震撼。作者不仅详细列举了材料的电学和磁学特性，还细致地分析了在不同温度和压力环境下，这些材料如何影响最终系统的能效比和稳定性。此外，对于系统级设计中的挑战和优化策略，书中提供的分析视角非常独特，它考虑到了从微观粒子行为到宏观系统性能的全链条影响，而不是孤立地看待某个技术节点。这种全景式的视角，对于那些希望将理论知识转化为实际工程解决方案的人来说，是极其宝贵的财富。这本书显然是为那些不满足于表面知识、渴望触及技术瓶颈和未来发展方向的读者量身定制的，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决复杂工程问题的思维模型。