光電子器件

前言

　　光電子器件是光電子技術(shù)的關(guān)鍵和核心部件，是現(xiàn)代光電技術(shù)與微電子技術(shù)的前沿研究領(lǐng)域，是信息技術(shù)的重要組成部分。光電子器件的范圍很廣，本書將主要講授光電子探測器件和光電子成像器件。目前，光電子器件發(fā)展十分迅猛，不斷采用新技術(shù)、利用新材料、研究新原理、開發(fā)新產(chǎn)品，各種新型器件不斷涌現(xiàn)、器件性能不斷提高。從可見光探測向微光、紅外、紫外、x射線探測的器件，其探測范圍從R射線至遠(yuǎn)紅外甚至到亞毫米波段的廣闊的光譜區(qū)域，其探測元從點(diǎn)探測到多點(diǎn)探測至兩維成像器件，像元數(shù)越來越多，分辨本領(lǐng)越來越大。通過微光學(xué)機(jī)械電子技術(shù)的集成工藝，光電子器件的體積越來越小，集成度越來越高，各種新型固體成像器件不斷被開發(fā)成功，在很多方面代替了傳統(tǒng)的真空光電器件。隨著光信息技術(shù)的需求，探測器頻率響應(yīng)不斷被提高。本書從光電轉(zhuǎn)換原理人手，詳細(xì)地分析了光電探測器和光電成像器件的原理、結(jié)構(gòu)、特性、應(yīng)用?！　」怆娮悠骷?yīng)用范圍十分廣闊，如家用攝像機(jī)、手機(jī)相機(jī)、夜視眼鏡、微光攝像機(jī)、光電瞄具、紅外探測、紅外制導(dǎo)、紅外遙感、指紋探測、導(dǎo)彈探測、醫(yī)學(xué)檢測和透視等，從軍用產(chǎn)品擴(kuò)展到民用產(chǎn)品，其使用領(lǐng)域難以勝數(shù)。　　學(xué)習(xí)了本課程將較大地提高讀者的理論知識和基礎(chǔ)知識，使讀者能系統(tǒng)全面地掌握光電探測與成像技術(shù)的精髓，提高專業(yè)水平和專業(yè)能力。本課程經(jīng)過十多年的課程建設(shè)，書稿也在學(xué)校使用了多年，經(jīng)多次修改才得以正式出版。希望通過本書能激勵(lì)讀者更好地?cái)U(kuò)展研究和學(xué)習(xí)光電技術(shù)新領(lǐng)域，更好地適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展以及社會對專業(yè)人才的需求。

內(nèi)容概要

　　半導(dǎo)體光電探測器、光電倍增管、微光像增強(qiáng)器、真空攝像管、CCD和CMOS成像器件、致冷和非致冷紅外成像器件、紫外成像器件、X射線成像器件。　　《光電子器件》適合電子科學(xué)與技術(shù)、光電子技術(shù)、物理電子學(xué)等專業(yè)本科生作為教材使用，也可供相近專業(yè)的研究生閱讀，同時(shí)可供從事光電子器件研究和從事光電子技術(shù)的技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 光電導(dǎo)探測器1.1 光電子器件的基本特性1.1.1 光譜響應(yīng)率和響應(yīng)率1.1.2 最小可探測輻射功率和探測率1.1.3 光吸收系數(shù)1.2 光電導(dǎo)探測器原理1.2.1 光電導(dǎo)效應(yīng)1.2.2 光電導(dǎo)電流1.2.3 光電導(dǎo)增益1.2.4 光電導(dǎo)靈敏度1.2.5 光電導(dǎo)惰性和響應(yīng)時(shí)間1.2.6 光電導(dǎo)的光譜響應(yīng)特性1.2.7 電壓響應(yīng)率1.2.8 探測率D1.3 光敏電阻1.3.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)1.3.2 光敏電阻的特性第2章 結(jié)型光電探測器2.1 光生伏特效應(yīng)2.1.1 PN結(jié)2.1.2 PN結(jié)光生伏特效應(yīng)2.2 光電池2.2.1 光電池的結(jié)構(gòu)2.2.2 光電池的電流與電壓2.2.3 光電池的主要特性2.3 光電二極管2.3.1 PN結(jié)型光電二極管2.3.2 PIN型光電二極管2.3.3 雪崩型光電二極管（APD）2.4 光電三極管2.4.1 光電三極管結(jié)構(gòu)和工作原理2.4.2 光電三極管的主要性能參數(shù)第3章 光電陰極與光電倍增管3.1 光電發(fā)射過程3.1.1 外光電效應(yīng)3.1.2 金屬的光譜響應(yīng)3.1.3 半導(dǎo)體光電發(fā)射過程3.1.4 實(shí)用光電陰極3.2 負(fù)電子親和勢光電陰極3.2.1 負(fù)電子親和勢光電陰極的原理3.2.2 NEA光電陰極中的電子傳輸過程3.2.3 NEA陰極的量子產(chǎn)額3.2.4 負(fù)電子親和勢陰極的工藝及結(jié)構(gòu)3.3 真空光電管3.3.1 真空光電管工作原理3.3.2 真空光電管的主要特性3.4 光電倍增管3.4.1 光電倍增管結(jié)構(gòu)和工作原理3.4.2 光電倍增管主要特性和參數(shù)3.4.3 光電倍增管的供電電路第4章 微光像增強(qiáng)器4.1 像管的基本原理和結(jié)構(gòu)4.1.1 光電陰極4.1.2 電子光學(xué)系統(tǒng)4.1.3 熒光屏4.1.4 光學(xué)纖維面板4.2 像管主要特性分析4.2.1 像管的光譜響應(yīng)特性4.2.2 像管的增益特性4.2.3 像管的光傳遞特性4.2.4 像管的背景特性4.2.5 像管的傳像特性4.2.6 像管的時(shí)間響應(yīng)特性4.2.7 空間分辨特性4.3 紅外變像管4.3.1 玻璃管型的紅外變像管4.3.2 金屬型紅外變像管4.4 第一代微光像增強(qiáng)器4.5 微通道板4.5.1 通道電子倍增器4.5.2 微通道板的增益特性4.5.3 電流傳遞特性4.5.4 微通道板的噪聲4.5.5 微通道板的噪聲因子4.6 第二代微光像增強(qiáng)器4.6.1 近貼式MCP像增強(qiáng)器4.6.2 靜電聚焦式MCP像增強(qiáng)器4.6.3 第二代微光像增強(qiáng)器的優(yōu)點(diǎn)4.6.4 第二代微光像增強(qiáng)器的缺點(diǎn)4.7 第三代微光像增強(qiáng)器4.8 第四代微光像增強(qiáng)器第5章 攝像管5.1 攝像管的工作方式5.2 攝像管的性能指標(biāo)與評定5.2.1 攝像管的靈敏度5.2.2 攝像管的光電轉(zhuǎn)換5.2.3 攝像管的分辨率5.2.4 攝像管的惰性5.2.5 攝像管的灰度5.3 氧化鉛光電導(dǎo)視像管5.3.1 氧化鉛靶結(jié)構(gòu)5.3.2 視像管的結(jié)構(gòu)5.3.3 視像管的工作原理5.3.4 氧化鉛視像管特性第6章 CCD和COMS成像器件6.1 電荷耦合器件的基本原理6.1.1 MOS結(jié)構(gòu)特征6.1.2 CCD勢阱深度和存儲電荷能力6.1.3 電荷耦合原理6.2 電荷耦合器件基本結(jié)構(gòu)6.2.1 轉(zhuǎn)移電極結(jié)構(gòu)6.2.2 轉(zhuǎn)移信道結(jié)構(gòu)6.2.3 通道的橫向限制6.2.4 輸入結(jié)構(gòu)6.2.5 輸出結(jié)構(gòu)6.3 CCD的主要特性6.4 電荷耦合成像器件6.4.1 線陣電荷耦合成像器件6.4.2 面陣電荷耦合成像器件（ACCID）6.4.3 兩種面型結(jié)構(gòu)成像器件的比較6.4.4 掃描方式與讀出轉(zhuǎn)移動(dòng)作6.5 彩色CCD成像器件6.5.1 彩色攝像器件6.5.2 數(shù)碼相機(jī)6.6 CMOS型成像器件的像素構(gòu)造6.6.1 PN結(jié)光電二極管方式6.6.2 光電門+FD方式6.6.3 掩埋型光電二極管+FD方式6.7 cMOS成像器件的彩色像素6.8 CM（）S與CCD圖像器件的比較第7章 致冷型紅外成像器件7.1 SPRITE紅外探測器7.1.1 碲鎘汞的性質(zhì)7.1.2 SPRITE探測器的工作原理與結(jié)構(gòu)7.1.3 SPRITE探測器的響應(yīng)率7.2 紅外焦平面陣列的結(jié)構(gòu)和工作原理7.2.1 紅外探測的原理7.2.2 紅外焦平面陣列特點(diǎn)7.2.3 紅外焦平面陣列的材料7.2.4 混合式IRFPA之倒裝式結(jié)構(gòu)7.2.5 混合式IRFPA之Z平面結(jié)構(gòu)7.2.6 單片式陣列之PtSi肖特基勢壘IR.FPA7.2.7 單片式陣列之異質(zhì)結(jié)探測元IRFPA7.2.8 單片式陣列之MIS像元IRFPA7.2.9 準(zhǔn)單片式陣列結(jié)構(gòu)7.3.IRFPA的性能參數(shù)17.3.1 光伏型紅外探測器的電壓響應(yīng)率17.3.2 光伏型紅外探測器的噪聲和探測率7.3.3 光子探測器的背景輻射限制7.3.4 IRFPA的其他特性簡述7.4 紅外成像器件與材料的制備7.4.1 材料制備技術(shù)7.4.2 襯底的選擇與制備7.4.3 PN結(jié)的制作第8章 微測輻射熱計(jì)紅外成像器件8.1 熱探測器的基本原理8.1.1 熱探測器的基本原理8.1.2 熱探測器的溫度噪聲限制8.2 微測輻射熱計(jì)的工作原理8.2.1 微測輻射熱計(jì)的工作模式8.2.2 微測輻射熱計(jì)的工作原理8.3 微測輻射熱計(jì)的結(jié)構(gòu)8.4 微測輻射熱計(jì)的響應(yīng)率8.4.1 微測輻射熱計(jì)熱平衡方程8.4.2 無偏置的熱平衡方程的解8.4.3 加偏置的熱平衡8.4.4 V—I曲線的計(jì)算8.4.5 負(fù)載線8.4.6 帶偏置的微輻射計(jì)的低頻噪聲8.4.7 微輻射計(jì)性能的數(shù)值計(jì)算8.5 微測輻射熱計(jì)的噪聲8.5.1 輻射計(jì)的電阻噪聲8.5.2 偏置電阻的噪聲8.5.3 熱傳導(dǎo)引起的溫度噪聲8.5.4 輻射噪聲8.5.5 整個(gè)電噪聲8.5.6 前置放大器噪聲8.6 微輻射計(jì)信噪比8.6.1 噪聲等效功率（NEP）8.6.2 噪聲等效溫差（NETD）8.6.3 探測率8.6.4 與理想輻射計(jì)相比較8.6.5 J0hnson噪聲近似第9章 熱釋電探測器和成像器件9.1 熱釋電探測器的基本原理9.1.1 熱釋電效應(yīng)9.1.2 熱釋電探測器特性分析9.2 熱釋電材料和探測器9.2.1 熱釋電材料9.2.2 熱釋電探測器的結(jié)構(gòu)形式9.2.3 熱釋電探測器的特點(diǎn)9.3 混合型熱釋電成像器件的設(shè)計(jì)9.3.1 熱隔離以提高溫度響應(yīng)9.3.2 像素間熱隔離以改進(jìn)MTF9.3.3 斬波器的結(jié)構(gòu)9.4 單片熱釋電成像器件9.4.1 熱釋電薄膜材料9.4.2 隔離結(jié)構(gòu)9.4.3 微機(jī)械加工傳感器的制作流程設(shè)計(jì)9.4.4 熱釋電成像器件的集成電路第10章 紫外探測與成像器件10.1 紫外光的特性10.1.1 紫外光波段的劃分10.1.2 大氣對紫外光的吸收10.1.3 紫外輻射源10.2 紫外成像器件概述10.3 紫外像增強(qiáng)器10.4 GaN的性質(zhì)10.5 GaN和GaAIN材料的生長技術(shù)10.5.1 分子束外延10.5.2 有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積10.6 器件的制作10.7 紫外成像器件的基本結(jié)構(gòu)10.7.1 PIN結(jié)構(gòu)紫外探測器10.7.2 金屬／（A1）GaN肖特基勢壘結(jié)構(gòu)10.7.3 ITO／N—GaN肖特基勢壘結(jié)構(gòu)10.7.4 金屬一半導(dǎo)體一金屬（MSM）紫外探測器第11章 X射線探測與成像器件11.1 X射線的特性11.1.1 X射線的產(chǎn)生11.1.2 X射線透過和吸收特性11.1.3 X射線量的表征11.2 x射線探測與成像器件的分類11.2.1 X射線成像器件的分類11.2.2 X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)11.3 x射線成像器件系統(tǒng)的性能指標(biāo)11.4 CSI／MCP反射式x射線光電陰極11.4.1 反射式X光陰極的物理過程11.4.2 反射式X光陰極的量子效率11.5 窗材料／陰極透射式X光陰極11.5.1 窗材料／陰極透射式X光陰極物理過程11.5.2 窗材料／陰極透射式X光陰極的量子效率11.6 x射線像增強(qiáng)器11.6.1 X射線像增強(qiáng)器的基本結(jié)構(gòu)11.6.2 近貼型X射線像增強(qiáng)器11.7 x射線影像光電二極管陣列成像器件11.8 直接數(shù)字x射線影像器件11.8.1 動(dòng)態(tài)成像的直接轉(zhuǎn)換探測器的結(jié)構(gòu)11.8.2 動(dòng)態(tài)成像的直接轉(zhuǎn)換探測器的工作原理11.8.3 直接轉(zhuǎn)換成像器件的分辨本領(lǐng)11.8.4 動(dòng)態(tài)成像的直接轉(zhuǎn)換探測器的靈敏度參考文獻(xiàn)

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