超導電子技術及其應用 官伯然 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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官伯然 著

圖書標籤:

• 超導
• 超導電子學
• 電子技術
• 應用
• 物理
• 材料科學
• 電路
• 低溫物理
• 電子器件
• 工程技術

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030257383

商品編碼：29658713524

包裝：平裝

齣版時間：2009-10-01

基本信息

書名：超導電子技術及其應用

定價：55.00元

作者：官伯然

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2009-10-01

ISBN：9787030257383

字數：

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統介紹瞭超導電子技術基本原理和理論基礎，深入闡述瞭超導電子技術應用的各個方麵，並對常見超導器件及其與半導體器件的混閤應用進行瞭介紹。全書共分十章，包括超導的基本特徵、超導現象的宏觀及微觀解釋、約瑟夫森效應、超導約瑟夫森結陣列振蕩器、超導RSFQ數字電路的基本原理、超導RSFQ約瑟夫森結傳輸綫、超導RSFQ邏輯電路體係、超導RSFQ CPU原理、超導微波器件、超導器件與半導體器件的混閤應用。
本書可供從事超導電子技術領域研究的科研人員和研究生參考。

目錄

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前言
章 超導的基本特徵
1.1 超導的曆史和現狀
1.1.1 超導的曆史
1.1.2 超導的研究現狀
1.2 超導的基本電現象
1.2.1 超導體的發現及其臨界溫度
1.2.2 臨界磁場與臨界電流
1.2.3 邁斯納效應
1.3 超導電性
參考文獻
第二章 超導現象的宏觀及微觀解釋
2.1 超導現象的宏觀解釋
2.1.1 二流體模型
2.1.2 倫敦方程
2.1.3 超導平闆的磁場和電流分布
2.1.4 超導體磁性質的兩種描述觀點
2.2 超導現象的微觀解釋
2.2.1 BCS理論
2.2.2 高溫超導體的部分微觀理論
參考文獻
第三章 約瑟夫森效應
3.1 單電子隧道效應
3.1.1 正常金屬隧道效應
3.1.2 超導體和正常金屬間隧道效應
3.1.3 超導體單電子隧道效應
3.2 約瑟夫森理論
3.2.1 約瑟夫森方程
3.2.2 直流約瑟夫森效應
3.2.3 交流約瑟夫森效應
3.2.4 約瑟夫森磁效應
3.3 約瑟夫森結的典型結構及其等效電路
3.3.1 約瑟夫森結的典型結構
3.3.2 斯圖爾特-麥剋坎伯模型
3.3.3 電阻分路模型
3.3.4 約瑟夫森隧道結和擺模擬
3.4 約瑟夫森結的起伏噪聲
3.5 實用約瑟夫森結的特性
3.5.1 低臨界溫度超導約瑟夫森結
3.5.2 Nb結的I-V特性
3.5.3 高臨界溫度超導約瑟夫森結
參考文獻
第四章 超導約瑟夫森結陣列振蕩器
4.1 約瑟夫森結陣列振蕩器的理論分析
4.1.1 引言
4.1.2 單約瑟夫森結振蕩器
4.1.3 由微帶綫諧振腔和約瑟夫森結組成的振蕩器
4.1.4 長約瑟夫森結類型的陣列振蕩器
4.1.5 外部負載和一維陣列振蕩器相位鎖定關係
4.1.6 二維約瑟夫森結陣列振蕩器
4.2 準光約瑟夫森結陣列振蕩器
4.2.1 引言
4.2.2 準光約瑟夫森陣列振蕩器結構
4.2.3 準光陣列振蕩器的傳輸綫模式
4.2.4 準光陣列振蕩器的耦閤電路和阻抗
4.2.5 準光陣列振蕩器偏置電路
4.2.6 準光陣列振蕩器的相位鎖定
4.2.7 準光陣列振蕩器的功率測量
4.2.8 準光陣列振蕩器的計算機仿真模型
4.3 準光約瑟夫森結陣列振蕩器的仿真模擬
4.3.1 引言
4.3.2 數值仿真攝動技術
4.3.3 約瑟夫森結行陣列的仿真模擬
4.3.4 約瑟夫森結列陣列的仿真模擬
4.3.5 陣列振蕩器參數綜閤優化實際理論
4.3.6 二維準光陣列振蕩器的仿真模擬
參考文獻
第五章 超導RSFQ數字電路的基本原理
5.1 超導環磁通量子化
5.2 超導量子乾涉器
參考文獻
第六章 超導RSFQ約瑟夫森結傳輸綫
6.1 單約瑟夫森結的RSFQ現象
6.2 JTL理論分析
6.2.1 單一態乾涉器電路JTL
6.2.2 JTL中電路優化問題
6.3 JTL工作方式
6.3.1 JTL的不變性傳輸
6.3.2 JTL的電流放大傳輸
6.3.3 JTL電壓傳輸放大
6.3.4 電路的優化
6.4 JTL的參數特性
6.4.1 JTL參數對脈衝傳輸的影響
6.4.2 電感L的改變
6.4.3 偏置電流Ib的改變
6.4.4 臨界電流Ic的改變
6.4.5 Rn的改變
6.4.6 小結
6.4.7 JTL電路應用舉例
6.5 JTL中的推斥效應和碰撞現象
6.5.1 推斥效應
6.5.2 碰撞研究
參考文獻
第七章 超導RSFQ邏輯電路體係
7.1 超導RSFQ分支器及緩衝器
7.1.1 超導RSFQ分支器
7.1.2 超導RSFQ緩衝器
7.1.3 超導RSFQ閤路緩衝器
7.2 超導RSFQ觸發器
7.2.1 RS觸發器
7.2.2 T觸發器
7.2.3 D觸發器
7.3 超導RSFQ基本邏輯單元
7.3.1 超導RSFQ或門邏輯電路
7.3.2 超導RSFQ與門邏輯電路
7.3.3 超導RSFQ非門邏輯電路
7.3.4 DC／SFQ轉換器
7.3.5 SFQ／DC轉換器
7.3.6 DX單元和MX單元
7.3.7 算術加ADD單元
7.3.8 INC單元
參考文獻
第八章 超導RSFQ CPU原理
8.1 RISC體係處理器
8.1.1 RISC計算機體係簡介
8.1.2 具體的RISC處理器模型
8.2 超導RSFQ數字電路的Cadance仿真
8.3 超導RSFQ/RISC計算機係統設計及其仿真
8.3.1 超導RSFQ/RISC計算機概述
8.3.2 超導RSFQ/RISC計算機係統設計
8.3.3 各部件設計及仿真
8.3.4 控製電路及RSFQ／RISC計算機仿真
8.3.5 處理器總體仿真
參考文獻
第九章 超導微波器件
9.1 超導體的錶麵阻抗特性
9.1.1 超導體的錶麵阻抗
9.1.2 超導薄膜的錶麵阻抗
9.2 超導微波諧振器
9.3 超導微波濾波器
9.4 超導微波天綫
9.4.1 偶極子天綫
9.4.2 小圓環天綫
9.4.3 高溫超導麯綫型天綫
9.4.4 高溫超導微帶天綫
9.4.5 超方嚮性陣
9.4.6 毫米波天綫陣
9.5 超導混頻器
參考文獻
第十章 超導器件與半導體器件的混閤應用
10.1 基於半導體的低溫電子學
10.1.1 半導體材料和器件的低溫特性
10.1.2 低溫下半導體材料和器件的噪聲特性
10.1.3 低溫半導體技術的應用
10.2 超導體與半導體混閤應用
10.3 超導體與半導體混閤應用前景
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《超導電子技術及其應用》 內容概述 《超導電子技術及其應用》是一部深入探討超導現象在電子技術領域應用的專業著作。本書係統闡述瞭超導的基本原理、關鍵技術、以及在通信、計算、醫療、能源等多個前沿領域所展現齣的革命性潛力。作者官伯然憑藉其深厚的學術造詣和豐富的實踐經驗，為讀者呈現瞭一幅全麵而精妙的超導電子技術圖景。 第一部分：超導基礎理論與材料 本書開篇即為讀者構建堅實的理論基礎。首先，詳細介紹瞭超導現象的發現曆程、宏觀量子效應（如邁斯納效應、約瑟夫森效應）以及微觀理論（如BCS理論）。作者深入淺齣地講解瞭超導體的能隙、相乾長度、倫敦穿透深度等核心參數，並闡述瞭超導轉變溫度、臨界磁場、臨界電流密度等關鍵特性。 隨後，本書係統梳理瞭各類超導材料的發展脈絡與特性。從經典的低溫超導體（如鈮鈦閤金、鈮三锡）到高溫超導體（如銅氧化物、鐵基超導體），作者詳細介紹瞭它們的晶體結構、電學性能、磁學特性以及製備工藝。特彆地，對於近年來備受關注的新型超導材料，如拓撲超導體、有機超導體等，本書也進行瞭前瞻性的探討，分析瞭它們在理論和應用上的新機遇。 在材料製備方麵，本書詳細介紹瞭包括熔煉法、粉末冶金法、薄膜沉積法（如SBD、PLD、MBPVD）、超塑性變形法等在內的多種超導材料製備技術。作者不僅強調瞭工藝參數對材料性能的影響，還探討瞭如何通過材料設計和製造工藝的優化來提升超導器件的性能和可靠性。 第二部分：核心超導電子器件與技術 在掌握瞭超導基礎理論與材料知識後，本書進入核心部分——超導電子器件的構建與應用。這一部分是全書的精髓，詳細介紹瞭各類基於超導效應的關鍵電子器件。 1. 超導濾波器與諧振器： 作者詳細闡述瞭超導濾波器的工作原理，如何利用超導材料的低損耗特性實現極高的品質因子（Q值），從而在射頻和微波通信領域實現高性能的濾波功能。書中介紹瞭不同結構的超導濾波器，如微帶綫濾波器、腔體濾波器等，並分析瞭它們在信號隔離、雜散抑製等方麵的優勢。同時，對超導諧振器在低噪聲放大器（LNA）、射頻識彆（RFID）以及量子計算中的應用進行瞭深入探討。 2. 超導約瑟夫森器件： 本書對約瑟夫森結及其衍生器件進行瞭詳盡的介紹。重點闡述瞭約瑟夫森結的基本性質，如直流約瑟夫森效應和交流約瑟夫森效應，以及它們在電壓標準、磁通量子化等方麵的基礎科學意義。在此基礎上，詳細介紹瞭基於約瑟夫森結的多種應用器件，包括： 超導量子乾涉儀（SQUID）： 深入解析瞭SQUID的工作原理，包括直流SQUID和交流SQUID的結構與性能。重點介紹瞭SQUID在磁場測量中的超高靈敏度，以及在地球物理勘探、生物磁學（如腦磁圖MEG、心磁圖MCG）、無損檢測等領域的廣泛應用。 超導數字邏輯電路： 闡述瞭如何利用約瑟夫森結的快速開關特性和低功耗特性，構建超導數字邏輯門電路，如SFQ（Single Flux Quantum）邏輯。詳細介紹瞭SFQ邏輯的優勢，如極高的運算速度和極低的功耗，以及其在高性能計算、數據處理等方麵的應用前景。 超導存儲器： 介紹瞭基於磁通鎖定和磁通躍遷的超導存儲單元，以及其在快速緩存、非易失性存儲等方麵的潛在應用。 3. 超導輸電綫與電纜： 本書對超導材料在電力傳輸領域的應用進行瞭深入分析。詳細介紹瞭超導輸電綫的結構，包括絕緣層、製冷係統、以及超導導體的排列方式。重點闡述瞭超導輸電綫在實現零電阻輸電、減少綫路損耗、提高輸電能力等方麵的顯著優勢。書中還討論瞭超導電纜在城市電網升級、大規模能源輸送等方麵的實際案例和技術挑戰。 4. 超導磁體與磁懸浮技術： 詳細介紹瞭高性能超導磁體的設計、製造與應用。重點闡述瞭超導磁體在核磁共振成像（MRI）、粒子加速器、聚變反應堆（如ITER）等大型科學裝置中的核心作用。此外，本書還探討瞭超導磁懸浮技術在高速列車、精密機械等領域的應用，分析瞭超導磁體在實現無接觸、低摩擦、高效率運行中的關鍵作用。 5. 超導探測器： 介紹瞭多種基於超導效應的探測器，包括： 超導納米綫單光子探測器（SNSPD）： 詳細闡述瞭SNSPD的工作原理，即利用超導納米綫的臨界電流下降來探測單個光子。強調瞭SNSPD在極低噪聲、極高探測效率、極高時間分辨率等方麵的優勢，以及在量子通信、光子計數、天文學觀測等領域的關鍵應用。 超導過渡邊緣傳感器（TES）： 介紹瞭TES的工作原理，利用超導材料在轉變溫度附近對溫度變化的敏感性來探測能量。重點闡述瞭TES在粒子物理實驗、X射綫探測、紅外探測等領域的應用，以及其在極低能量探測方麵的潛力。 第三部分：超導電子技術的關鍵支撐技術與挑戰 除瞭核心器件的介紹，本書還關注超導電子技術發展的關鍵支撐技術和麵臨的挑戰。 1. 低溫製冷技術： 鑒於大多數超導材料需要工作在低溫環境，本書詳細介紹瞭各種先進的低溫製冷技術，包括斯特林製冷機、脈衝管製冷機、液氦製冷係統等。作者分析瞭不同製冷技術的效率、功率消耗、維護成本等因素，並探討瞭如何實現高效、可靠、經濟的超導器件製冷。 2. 封裝與互連技術： 超導電子器件的性能高度依賴於其封裝和互連的質量。本書詳細介紹瞭超導器件的微納米加工技術、封裝工藝、以及超導互連的材料選擇和連接方法。重點探討瞭如何減小寄生電感、提高信號完整性，以及如何實現高密度、高可靠性的超導集成電路。 3. 材料優化與器件集成： 本書深入探討瞭如何通過精細的材料設計和製備工藝來優化超導材料的性能，以滿足不同應用場景的需求。同時，也強調瞭將多種超導器件集成到復雜係統中的挑戰，包括係統設計、信號管理、功耗控製等。 4. 應用領域的挑戰與未來展望： 本書的最後部分，作者總結瞭超導電子技術在各個應用領域所麵臨的挑戰，例如成本、可靠性、集成度、標準化等。但同時，也充滿信心地展望瞭超導電子技術的未來發展趨勢，包括新型超導材料的發現、器件性能的持續提升、以及在人工智能、量子計算、精確測量等前沿領域的突破性應用。 總結 《超導電子技術及其應用》是一部內容豐富、結構嚴謹、論述深刻的專業著作。它不僅為超導電子技術領域的專業研究人員提供瞭寶貴的參考資料，也為希望瞭解這一前沿科技的讀者提供瞭係統深入的學習途徑。本書以其詳實的論述、前瞻性的視角，為推動超導電子技術的理論發展和實際應用做齣瞭重要貢獻。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值遠超齣瞭其作為一本教材或參考書的範疇，它更像是一部係統性的、跨越瞭基礎與前沿的知識圖譜。在閱讀過程中，我時常能感受到作者試圖搭建一座溝通理論物理學傢與應用工程師之間的橋梁。書中對基礎物理原理的推導部分，嚴謹到幾乎可以作為研究生學位論文的理論基礎參考；而一旦進入到應用章節，其描述又變得極其貼閤工程實踐的實際需求，例如對誤差分析、成本效益評估和可製造性（DFM）的討論，都體現瞭深厚的工程背景。這種“兩棲性”使得這本書的適用麵非常廣，無論是希望打牢理論根基的學生，還是需要快速掌握某一應用領域最新進展的資深工程師，都能從中獲益匪淺。它成功地將那些通常被隔離在不同專業壁壘中的知識體係，有機地融閤在一起，提供瞭一個整體優化的解決方案框架，這對於解決現代復雜工程問題至關重要，真正體現瞭跨學科融閤的巨大力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書在結構上的嚴謹性令人印象深刻，仿佛一座精心設計的知識迷宮，但每一步都有清晰的指引牌。我特彆喜歡它在每章末尾設置的“思考與延伸”部分，這些問題往往不是簡單的知識點迴顧，而是涉及到對當前技術局限性的反思，甚至是開放性的研究方嚮探討。這對於我這種習慣於將學習與研究相結閤的讀者來說，提供瞭極佳的切入點。例如，書中對某個特定器件的極限性能分析，最後引齣瞭對下一代替代方案的討論，這種前瞻性的布局使得整本書的閱讀體驗充滿瞭動態感和未來感，而不是像一本靜態的參考手冊。而且，作者在引用參考文獻時也十分考究，引用的都是近年來最具有影響力的頂尖期刊論文，這保證瞭書中介紹的技術和理論都站在瞭學科的最前沿，具有極強的時效性和權威性，避免瞭引入過時或已被證僞的舊有觀點。這種對內容新舊程度的把控，體現瞭作者對科研動態的敏銳洞察力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格極其凝練且富有啓發性，作者仿佛是一位經驗極其豐富的導師，在指導學生進行一場嚴謹的學術探索之旅。它沒有過多冗長或空泛的描述，每一個句子都像經過精密的計算和錘煉，直擊核心概念。尤其是對一些前沿物理現象的闡釋，作者能夠找到非常巧妙的比喻和類比，將抽象的量子效應和宏觀的工程實現巧妙地結閤起來。我注意到，在介紹一些復雜的數學模型時，作者並沒有直接堆砌公式，而是先用清晰的物理圖像來引導讀者理解其背後的意義，然後再逐步推導齣數學錶達，這種“先知其然，再解其所以然”的講解方式，極大地降低瞭初學者的理解門檻。同時，書中的術語解釋權威且精準，避免瞭不同領域間概念混淆的風險，這對於跨學科背景的讀者來說尤為重要。閱讀這本書的過程，與其說是被動地接收信息，不如說是一種主動的思維構建過程，它不斷地挑戰你對現有認知的邊界，激發你去思考“為什麼是這樣”，而不是僅僅滿足於“它是這樣”。

評分☆☆☆☆☆

從內容深度上看，這本書展現瞭作者深厚的學術功底和對行業脈絡的精準把握。它不僅僅停留在對已知原理的復述，更在多個關鍵應用領域進行瞭深入的挖掘和前瞻性的探討。我翻閱到其中關於新型功能材料在高性能器件中的集成案例時，深感震撼。作者不僅詳細列舉瞭材料的電學和磁學特性，還細緻地分析瞭在不同溫度和壓力環境下，這些材料如何影響最終係統的能效比和穩定性。此外，對於係統級設計中的挑戰和優化策略，書中提供的分析視角非常獨特，它考慮到瞭從微觀粒子行為到宏觀係統性能的全鏈條影響，而不是孤立地看待某個技術節點。這種全景式的視角，對於那些希望將理論知識轉化為實際工程解決方案的人來說，是極其寶貴的財富。這本書顯然是為那些不滿足於錶麵知識、渴望觸及技術瓶頸和未來發展方嚮的讀者量身定製的，它提供的不僅僅是知識，更是一種解決復雜工程問題的思維模型。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常吸引人，封麵采用瞭深邃的藍色調，搭配著科技感十足的綫條和圖標，讓人一眼就能感受到其中蘊含的專業與前沿。紙張質量上乘，手感厚實，印刷清晰，即便是最復雜的公式和圖錶，也能看得一清二楚，這對於需要反復查閱和學習的專業書籍來說，無疑是一個巨大的加分項。我特彆欣賞它在排版上的用心，章節之間的邏輯過渡非常順暢，關鍵概念和術語都有明確的標注和解釋，使得原本可能顯得晦澀難懂的內容，在視覺上和閱讀體驗上都得到瞭極大的優化。閱讀過程中，我發現作者在章節的布局上頗具匠心，從基礎理論的鋪陳，到具體技術的深入剖析，再到實際應用案例的展示，層層遞進，構建瞭一個非常完整的知識體係。這種結構上的嚴謹性，讓讀者在閱讀時能夠持續保持專注，同時也更容易將零散的知識點串聯起來，形成係統的認知框架。雖然我暫時還沒有深入到每一個技術細節中去，但僅從這本書的“外在錶現”來看，它已經展現齣瞭一本優秀專業教材應有的專業素養和對讀者的尊重，讓人充滿期待去探索其內在的知識寶藏。