《光电子器件(第3版)》着重讲授光电子探测与成像器件的基础理论和基本知识。
《光电子器件(第3版)》主要内容有:半导体光电探测器、光电倍增管、微光像增强器、真空摄像管、CCD和CMOS成像器件、致冷和非致冷红外成像器件、紫外成像器件、X射线成像器件。
《光电子器件(第3版)》适合电子科学与技术、光电子技术、物理电子学等专业本科生作为教材使用,也可供相近专业的研究生阅读,同时可供从事光电子器件研究和从事光电子技术的技术人员参考。
光电子器件是光电子技术的关键和核心部件,是现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域,是信息技术的重要组成部分。光电子器件的范围很广,本书将主要介绍光电探测器件和光电成像器件。目前,光电子器件发展十分迅猛,不断采用新技术、利用新材料、研究新原理、开发新产品,各种新型器件不断涌现、器件性能不断提高。从可见光探测向微光、红外、紫外、X射线探测的器件,其探测范围从γ射线至远红外甚至到亚毫米波段的广阔的光谱区域,其探测元从点探测到多点探测至二维成像器件,像元数越来越多,分辨本领越来越大。通过微光学机械电子技术的集成工艺,光电子器件的体积越来越小,集成度越来越高,各种新型固体成像器件不断被开发成功,在很多方面代替了传统的真空光电器件。随着光信息技术的需求,探测器频率响应不断被提高。
光电子器件应用范围十分广阔,如家用摄像机、手机相机、夜视眼镜、微光摄像机、光电瞄具、红外探测、红外制导、红外遥感、指纹探测、导弹探测、医学检测和透视等,从军用产品扩展到民用产品,其使用范围难以胜数,是一个巨大的产业。
本书从光电转换机理人手,详细地分析光电探测器和成像器件的理论、原理、结构、特性、应用,系统地阐述了光电探测和成像器件的基本体系。该课程能较大程度地提高读者的理论和基础知识,能使读者系统、全面地掌握光电探测与成像技术的精髓,提高专业水平和能力,更好地适应现代科技的发展以及社会对专业人才的需求。
该书稿在南京理工大学使用了十多年,且经过二十多年的课程建设,多次修改得以完成第3版。与第2版相比,第3版增加了一些理论基础知识,这对于完善其体系是十分必要的。该课程的信息量十分巨大,题材广泛,技术性强,涉及大量的基础知识和理论。虽然经过近三十年的课程教授和内容补充,然而受编者水平和精力的限制,尚有许多器件和相关知识没有被涉及,还需要深化和完善。虽然经过师生的长期应用和订正,但是书中难免存在错误以及不足,恳请读者给予指正,提出意见,以供改进。
绪论
第1章 光电导探测器
1.1 光电子器件的基本特性
1.1.1 光谱响应率和响应率
1.1.2 最小可探测辐射功率和探测率
1.1.3 光吸收系数
1.1.4 光生载流子的复合
1.2 光电导探测器原理
1.2.1 光电导效应
1.2.2 光电导电流
1.2.3 光电导增益
1.2.4 光电导灵敏度
1.2.5 光电导惰性和响应时间
1.2.6 光电导的光谱响应特性
1.2.7 电压响应率
1.2.8 探测率
1.3 光敏电阻
1.3.1 光敏电阻的结构
1.3.2 光敏电阻的特性
练习题
第2章 结型光电探测器
2.1 光生伏特效应
2.1.1 PN结
2.1.2 PN结电压电流公式
2.1.3 PN结光生伏特效应
2.1.4 光照平行结的定态情况
2.1.5 光照垂直于PN结的定态情况
2.1.6 光照垂直于NP结的定态情况
2.2 光电池
2.2.1 光电池的结构
2.2.2 光电池的电流与电压
2.2.3 光电池的主要特性
2.3 光电二极管
2.3.1 PN结型光电二极管
2.3.2 PIN型光电二极管
2.3.3 雪崩光电二极管
2.4 光电三极管
2.4.1 光电三极管结构和工作原理
2.4.2 光电三极管的主要性能参数
练习题
第3章 光电阴极与光电倍增管
3.1 光电发射过程
3.1.1 外光电效应
3.1.2 金属的光谱响应
3.1.3 半导体光电发射过程
3.1.4 实用光电阴极
3.2 负电子亲和势光电阴极
3.2.1 负电子亲和势光电阴极的原理
3.2.2 NEA光电阴极中的电子传输过程
3.2.3 NEA阴极的量子产额
3.2.4 负电子亲和势阴极的工艺及结构
3.3 真空光电管
3.3.1 真空光电管工作原理
3.3.2 真空光电管的主要特性
3.4 光电倍增管
3.4.1 光电倍增管结构和工作原理
3.4.2 光电倍增管主要特性和参数
3.4.3 光电倍增管的供电电路
练习题
……
第4章 微光像增强器
第5章 摄像管
第6章 CCD和CMOS成像器件
第7章 致冷型红外成像器件
第8章 微测辐射热计红外成像器件
第9章 热释电探测器和成像器件
第10章 紫外探测与成像器件
第11章 X射线探测与成像器件
参考文献