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| 內容簡介： |
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弹性半导体结构的机械变形-电场-热场-载流子分布等物理场的耦合分析十分复杂。《弹性半导体的多场耦合理论与应用》基于连续介质力学、连续介质热力学及静电学的基本原理，建立了半导体的连续介质物理模型。以该模型为基础，采用材料力学及板壳力学的建模方法系统地研究了典型弹性半导体结构中的多场耦合问题，包括一维和二维压电半导体结构（挠*电半导体结构）在静态加载、失稳、振动时的变形及载流子分布等。作为该理论模型的应用，研究了压电半导体材料的变形传感及机械力对电子电路中电流的调控。
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目录 序前言 第1章 绪论 1 1.1 电介质的机电耦合理论 1 1.1.1 压电效应 1 1.1.2 应变梯度效应与挠*电效应 4 1.1.3 热弹性与热释电效应 6 1.2 半导体的机电耦合理论 8 1.2.1 半导体中的漂移–扩散电流 8 1.2.2 半导体中的压电效应 9 1.2.3 半导体中的挠*电效应 10 1.2.4 半导体中的热电效应 11 1.3 电介质与半导体的非线性电弹性模型 12 1.3.1 电介质的非线性电弹性模型 12 1.3.2 半导体的非线性电弹性模型 15 1.4 弹性板与弹性杆的多场耦合结构理论 16 1.4.1 弹性板的多场耦合结构理论 16 1.4.2 弹性杆的多场耦合结构理论 21 1.5 弹性半导体的传感原理 22 1.6 本书主要内容 23 参考文献 25 第2章 弹性半导体的连续介质理论 31 2.1 半导体连续介质运动的描述 31 2.2 空间描述的守恒律与热力学 32 2.2.1 质量守恒方程 32 2.2.2 电荷守恒方程 33 2.2.3 静电学方程 33 2.2.4 动量与动量矩定理 33 2.2.5 热力学**定律 342.2.6 热力学第二定律 35 2.2.7 耗散不等式 35 2.3 物质描述的守恒律与热力学 36 2.3.1 变量的物质形式 36 2.3.2 场方程的物质形式 37 2.4 热力学推论与本构方程 38 2.4.1 热力学限制条件 38 2.4.2 弹性半导体的吉布斯关系和热传导方程 39 2.4.3 本构方程 40 2.4.4 菲克定律 41 2.4.5 漂移–扩散电流、傅里叶热传导及热电效应 41 2.5 边值问题的总结与线性化 43 2.5.1 边值问题总结 43 2.5.2 线性化 45 参考文献 47 第3章 压电半导体的结构理论 48 3.1 压电半导体的三维理论 48 3.2 压电半导体的一维结构理论 49 3.3 压电半导体纤维的扭转理论 52 3.3.1 压电半导体杆中的波动分析 55 3.3.2 压电半导体杆的静态扭转分析 56 3.4 压电半导体的二维结构理论 58 3.5 二维方程的应用 60 3.5.1 压电半导体板的拉伸方程 60 3.5.2 压电半导体板的弯*与厚度剪切方程 62 3.5.3 压电半导体板的厚度伸缩方程 64 3.6 压电半导体板的稳定性分析 66 3.6.1 前屈*问题分析 66 3.6.2 含有剪切变形的稳定性分析 67 3.6.3 圆形板的稳定性分析 72 3.7 压电半导体板的厚度伸缩分析 75 3.7.1 静力学问题的应力函数方法 76 3.7.2 均匀变形产生的电荷积累 77 3.7.3 局部势垒分析 78 3.8 压电半导体复合结构的弯*与厚度剪切分析 813.8.1 复合结构板的一阶剪切方程 82 3.8.2 锆钛酸铅–硅复合结构 85 3.8.3 矩形复合结构板在弯*变形时的载流子分布 87 3.9 本章小结 90 参考文献 90 第4章 挠*电半导体的结构理论 91 4.1 挠*电半导体的三维理论 91 4.2 挠*电半导体的一维结构理论 92 4.3 挠*电半导体一维方程的应用 95 4.3.1 挠*电半导体杆的拉伸方程 96 4.3.2 挠*电半导体梁的弯*方程 97 4.3.3 挠*电半导体杆的扭转方程 99 4.4 挠*电半导体杆的扭转与翘*分析 102 4.4.1 扭转波与翘*波 102 4.4.2 静态扭转与翘* 104 4.5 挠*电半导体梁的稳定性分析 107 4.5.1 可滑动边界分析 107 4.5.2 简支边界分析 111 4.5.3 其他边界分析 112 4.6 挠*电半导体的二维结构理论 113 4.7 挠*电半导体板的弯*分析 120 4.7.1 纯弯*分析 122 4.7.2 局部势垒分析 124 4.8 挠*电半导体板的稳定性分析 125 4.9 本章小结 128 参考文献 128 第5章 半导体行为的温度调控 130 5.1 考虑热应力与热释电效应的半导体三维理论 130 5.2 平面应力问题中局部升温产生的势垒分析 131 5.3 热压电半导体板的拉伸与弯*理论 135 5.3.1 热压电半导体板的一阶方程 135 5.3.2 氧化锌板的拉伸方程 138 5.3.3 氧化锌板的弯*与剪切方程 143 5.4 热挠*电半导体杆的拉伸与弯*分析 145 5.4.1 挠*电半导体杆的拉伸与弯*方程 1455.4.2 横向温度变化引起的弯*变形 149 5.4.3 轴向温度变化引起的拉伸变形 152 5.5 本章小结 155 参考文献 156 第6章 半导体复合结构行为的磁调控 157 6.1 含有压磁效应的框架 157 6.2 压磁–半导体复合板的弯*分析 158 6.2.1 复合板弯*的二维方程 159 6.2.2 均匀磁场分析 163 6.2.3 非均匀磁场分析 164 6.2.4 时谐磁场分析 167 6.3 压磁–半导体复合杆的二阶拉伸分析 167 6.3.1 复合杆翘*的一维方程 168 6.3.2 全域磁场分析 172 6.3.3 局部磁场分析 174 6.4 本章小结 175 参考文献 175 第7章 传感与电子电路的机械调控 176 7.1 温度传感 176 7.2 扭矩对压电半导体杆中电流的调控 179 7.3 复合结构中的电流调控 180 7.4 本章小结 184 参考文献 184 第8章 结论与展望 185 8.1 结论 185 8.2 展望 186 附录 188 附录 A 弹性半导体的热力学**定律 188 附录 B 本构矩阵与材料常数 191 B.1 本构矩阵 191 B.2 材料常数 193 参考文献 196
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