彈性半導(dǎo)體的多場耦合理論與應(yīng)用

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 電介質(zhì)的機(jī)電耦合理論 1
1.1.1 壓電效應(yīng) 1
1.1.2 應(yīng)變梯度效應(yīng)與撓*電效應(yīng) 4
1.1.3 熱彈性與熱釋電效應(yīng) 6
1.2 半導(dǎo)體的機(jī)電耦合理論 8
1.2.1 半導(dǎo)體中的漂移–擴(kuò)散電流 8
1.2.2 半導(dǎo)體中的壓電效應(yīng) 9
1.2.3 半導(dǎo)體中的撓*電效應(yīng) 10
1.2.4 半導(dǎo)體中的熱電效應(yīng) 11
1.3 電介質(zhì)與半導(dǎo)體的非線性電彈性模型 12
1.3.1 電介質(zhì)的非線性電彈性模型 12
1.3.2 半導(dǎo)體的非線性電彈性模型 15
1.4 彈性板與彈性桿的多場耦合結(jié)構(gòu)理論 16
1.4.1 彈性板的多場耦合結(jié)構(gòu)理論 16
1.4.2 彈性桿的多場耦合結(jié)構(gòu)理論 21
1.5 彈性半導(dǎo)體的傳感原理 22
1.6 本書主要內(nèi)容 23
參考文獻(xiàn) 25
第2章 彈性半導(dǎo)體的連續(xù)介質(zhì)理論 31
2.1 半導(dǎo)體連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的描述 31
2.2 空間描述的守恒律與熱力學(xué) 32
2.2.1 質(zhì)量守恒方程 32
2.2.2 電荷守恒方程 33
2.2.3 靜電學(xué)方程 33
2.2.4 動(dòng)量與動(dòng)量矩定理 33
2.2.5 熱力學(xué)**定律 34
2.2.6 熱力學(xué)第二定律 35
2.2.7 耗散不等式 35
2.3 物質(zhì)描述的守恒律與熱力學(xué) 36
2.3.1 變量的物質(zhì)形式 36
2.3.2 場方程的物質(zhì)形式 37
2.4 熱力學(xué)推論與本構(gòu)方程 38
2.4.1 熱力學(xué)限制條件 38
2.4.2 彈性半導(dǎo)體的吉布斯關(guān)系和熱傳導(dǎo)方程 39
2.4.3 本構(gòu)方程 40
2.4.4 菲克定律 41
2.4.5 漂移–擴(kuò)散電流、傅里葉熱傳導(dǎo)及熱電效應(yīng) 41
2.5 邊值問題的總結(jié)與線性化 43
2.5.1 邊值問題總結(jié) 43
2.5.2 線性化 45
參考文獻(xiàn) 47
第3章 壓電半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)理論 48
3.1 壓電半導(dǎo)體的三維理論 48
3.2 壓電半導(dǎo)體的一維結(jié)構(gòu)理論 49
3.3 壓電半導(dǎo)體纖維的扭轉(zhuǎn)理論 52
3.3.1 壓電半導(dǎo)體桿中的波動(dòng)分析 55
3.3.2 壓電半導(dǎo)體桿的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)分析 56
3.4 壓電半導(dǎo)體的二維結(jié)構(gòu)理論 58
3.5 二維方程的應(yīng)用 60
3.5.1 壓電半導(dǎo)體板的拉伸方程 60
3.5.2 壓電半導(dǎo)體板的彎*與厚度剪切方程 62
3.5.3 壓電半導(dǎo)體板的厚度伸縮方程 64
3.6 壓電半導(dǎo)體板的穩(wěn)定性分析 66
3.6.1 前屈*問題分析 66
3.6.2 含有剪切變形的穩(wěn)定性分析 67
3.6.3 圓形板的穩(wěn)定性分析 72
3.7 壓電半導(dǎo)體板的厚度伸縮分析 75
3.7.1 靜力學(xué)問題的應(yīng)力函數(shù)方法 76
3.7.2 均勻變形產(chǎn)生的電荷積累 77
3.7.3 局部勢壘分析 78
3.8 壓電半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)的彎*與厚度剪切分析 81
3.8.1 復(fù)合結(jié)構(gòu)板的一階剪切方程 82
3.8.2 鋯鈦酸鉛–硅復(fù)合結(jié)構(gòu) 85
3.8.3 矩形復(fù)合結(jié)構(gòu)板在彎*變形時(shí)的載流子分布 87
3.9 本章小結(jié) 90
參考文獻(xiàn) 90
第4章 撓*電半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)理論 91
4.1 撓*電半導(dǎo)體的三維理論 91
4.2 撓*電半導(dǎo)體的一維結(jié)構(gòu)理論 92
4.3 撓*電半導(dǎo)體一維方程的應(yīng)用 95
4.3.1 撓*電半導(dǎo)體桿的拉伸方程 96
4.3.2 撓*電半導(dǎo)體梁的彎*方程 97
4.3.3 撓*電半導(dǎo)體桿的扭轉(zhuǎn)方程 99
4.4 撓*電半導(dǎo)體桿的扭轉(zhuǎn)與翹*分析 102
4.4.1 扭轉(zhuǎn)波與翹*波 102
4.4.2 靜態(tài)扭轉(zhuǎn)與翹* 104
4.5 撓*電半導(dǎo)體梁的穩(wěn)定性分析 107
4.5.1 可滑動(dòng)邊界分析 107
4.5.2 簡支邊界分析 111
4.5.3 其他邊界分析 112
4.6 撓*電半導(dǎo)體的二維結(jié)構(gòu)理論 113
4.7 撓*電半導(dǎo)體板的彎*分析 120
4.7.1 純彎*分析 122
4.7.2 局部勢壘分析 124
4.8 撓*電半導(dǎo)體板的穩(wěn)定性分析 125
4.9 本章小結(jié) 128
參考文獻(xiàn) 128
第5章 半導(dǎo)體行為的溫度調(diào)控 130
5.1 考慮熱應(yīng)力與熱釋電效應(yīng)的半導(dǎo)體三維理論 130
5.2 平面應(yīng)力問題中局部升溫產(chǎn)生的勢壘分析 131
5.3 熱壓電半導(dǎo)體板的拉伸與彎*理論 135
5.3.1 熱壓電半導(dǎo)體板的一階方程 135
5.3.2 氧化鋅板的拉伸方程 138
5.3.3 氧化鋅板的彎*與剪切方程 143
5.4 熱撓*電半導(dǎo)體桿的拉伸與彎*分析 145
5.4.1 撓*電半導(dǎo)體桿的拉伸與彎*方程 145
5.4.2 橫向溫度變化引起的彎*變形 149
5.4.3 軸向溫度變化引起的拉伸變形 152
5.5 本章小結(jié) 155
參考文獻(xiàn) 156
第6章 半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)行為的磁調(diào)控 157
6.1 含有壓磁效應(yīng)的框架 157
6.2 壓磁–半導(dǎo)體復(fù)合板的彎*分析 158
6.2.1 復(fù)合板彎*的二維方程 159
6.2.2 均勻磁場分析 163
6.2.3 非均勻磁場分析 164
6.2.4 時(shí)諧磁場分析 167
6.3 壓磁–半導(dǎo)體復(fù)合桿的二階拉伸分析 167
6.3.1 復(fù)合桿翹*的一維方程 168
6.3.2 全域磁場分析 172
6.3.3 局部磁場分析 174
6.4 本章小結(jié) 175
參考文獻(xiàn) 175
第7章 傳感與電子電路的機(jī)械調(diào)控 176
7.1 溫度傳感 176
7.2 扭矩對壓電半導(dǎo)體桿中電流的調(diào)控 179
7.3 復(fù)合結(jié)構(gòu)中的電流調(diào)控 180
7.4 本章小結(jié) 184
參考文獻(xiàn) 184
第8章 結(jié)論與展望 185
8.1 結(jié)論 185
8.2 展望 186
附錄 188
附錄 A 彈性半導(dǎo)體的熱力學(xué)**定律 188
附錄 B 本構(gòu)矩陣與材料常數(shù) 191
B.1 本構(gòu)矩陣 191
B.2 材料常數(shù) 193
參考文獻(xiàn) 196