光電子器件

前言

　　光電子器件是光電子技術的關鍵和核心部件，是現(xiàn)代光電技術與微電子技術的前沿研究領域，是信息技術的重要組成部分。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、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，其探測元從點探測到多點探測至兩維成像器件，像元數(shù)越來越多，分辨本領越來越大。通過微光學機械電子技術的集成工藝，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。隨著光信息技術的需求，探測器頻率響應不斷被提高。本書從光電轉換原理人手，詳細地分析了光電探測器和光電成像器件的原理、結構、特性、應用?！　」怆娮悠骷梅秶謴V闊，如家用攝像機、手機相機、夜視眼鏡、微光攝像機、光電瞄具、紅外探測、紅外制導、紅外遙感、指紋探測、導彈探測、醫(yī)學檢測和透視等，從軍用產(chǎn)品擴展到民用產(chǎn)品，其使用領域難以勝數(shù)?！　W習了本課程將較大地提高讀者的理論知識和基礎知識，使讀者能系統(tǒng)全面地掌握光電探測與成像技術的精髓，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，書稿也在學校使用了多年，經(jīng)多次修改才得以正式出版。希望通過本書能激勵讀者更好地擴展研究和學習光電技術新領域，更好地適應現(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

　　半導體光電探測器、光電倍增管、微光像增強器、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?！　　豆怆娮悠骷愤m合電子科學與技術、光電子技術、物理電子學等專業(yè)本科生作為教材使用，也可供相近專業(yè)的研究生閱讀，同時可供從事光電子器件研究和從事光電子技術的技術人員參考。

書籍目錄

第1章 光電導探測器1.1 光電子器件的基本特性1.1.1 光譜響應率和響應率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 光電導探測器原理1.2.1 光電導效應1.2.2 光電導電流1.2.3 光電導增益1.2.4 光電導靈敏度1.2.5 光電導惰性和響應時間1.2.6 光電導的光譜響應特性1.2.7 電壓響應率1.2.8 探測率D1.3 光敏電阻1.3.1 光敏電阻的結構1.3.2 光敏電阻的特性第2章 結型光電探測器2.1 光生伏特效應2.1.1 PN結2.1.2 PN結光生伏特效應2.2 光電池2.2.1 光電池的結構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 光電三極管結構和工作原理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3.1.2 金屬的光譜響應3.1.3 半導體光電發(fā)射過程3.1.4 實用光電陰極3.2 負電子親和勢光電陰極3.2.1 負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 負電子親和勢陰極的工藝及結構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 光電倍增管結構和工作原理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 微光像增強器4.1 像管的基本原理和結構4.1.1 光電陰極4.1.2 電子光學系統(tǒng)4.1.3 熒光屏4.1.4 光學纖維面板4.2 像管主要特性分析4.2.1 像管的光譜響應特性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 像管的時間響應特性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 第二代微光像增強器4.6.1 近貼式MCP像增強器4.6.2 靜電聚焦式MCP像增強器4.6.3 第二代微光像增強器的優(yōu)點4.6.4 第二代微光像增強器的缺點4.7 第三代微光像增強器4.8 第四代微光像增強器第5章 攝像管5.1 攝像管的工作方式5.2 攝像管的性能指標與評定5.2.1 攝像管的靈敏度5.2.2 攝像管的光電轉換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 氧化鉛光電導視像管5.3.1 氧化鉛靶結構5.3.2 視像管的結構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結構特征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構6.2.1 轉移電極結構6.2.2 轉移信道結構6.2.3 通道的橫向限制6.2.4 輸入結構6.2.5 輸出結構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 兩種面型結構成像器件的比較6.4.4 掃描方式與讀出轉移動作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6.6 CMOS型成像器件的像素構造6.6.1 PN結光電二極管方式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7.1.2 SPRITE探測器的工作原理與結構7.1.3 SPRITE探測器的響應率7.2 紅外焦平面陣列的結構和工作原理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之倒裝式結構7.2.5 混合式IRFPA之Z平面結構7.2.6 單片式陣列之PtSi肖特基勢壘IR.FPA7.2.7 單片式陣列之異質結探測元IRFPA7.2.8 單片式陣列之MIS像元IRFPA7.2.9 準單片式陣列結構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7.4.2 襯底的選擇與制備7.4.3 PN結的制作第8章 微測輻射熱計紅外成像器件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 微測輻射熱計的工作原理8.2.1 微測輻射熱計的工作模式8.2.2 微測輻射熱計的工作原理8.3 微測輻射熱計的結構8.4 微測輻射熱計的響應率8.4.1 微測輻射熱計熱平衡方程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曲線的計算8.4.5 負載線8.4.6 帶偏置的微輻射計的低頻噪聲8.4.7 微輻射計性能的數(shù)值計算8.5 微測輻射熱計的噪聲8.5.1 輻射計的電阻噪聲8.5.2 偏置電阻的噪聲8.5.3 熱傳導引起的溫度噪聲8.5.4 輻射噪聲8.5.5 整個電噪聲8.5.6 前置放大器噪聲8.6 微輻射計信噪比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 熱釋電探測器的結構形式9.2.3 熱釋電探測器的特點9.3 混合型熱釋電成像器件的設計9.3.1 熱隔離以提高溫度響應9.3.2 像素間熱隔離以改進MTF9.3.3 斬波器的結構9.4 單片熱釋電成像器件9.4.1 熱釋電薄膜材料9.4.2 隔離結構9.4.3 微機械加工傳感器的制作流程設計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 紫外像增強器10.4 GaN的性質10.5 GaN和GaAIN材料的生長技術10.5.1 分子束外延10.5.2 有機金屬化學氣相沉積10.6 器件的制作10.7 紫外成像器件的基本結構10.7.1 PIN結構紫外探測器10.7.2 金屬／（A1）GaN肖特基勢壘結構10.7.3 ITO／N—GaN肖特基勢壘結構10.7.4 金屬一半導體一金屬（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射線計算機斷層掃描技術11.3 x射線成像器件系統(tǒng)的性能指標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射線像增強器11.6.1 X射線像增強器的基本結構11.6.2 近貼型X射線像增強器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 動態(tài)成像的直接轉換探測器的結構11.8.2 動態(tài)成像的直接轉換探測器的工作原理11.8.3 直接轉換成像器件的分辨本領11.8.4 動態(tài)成像的直接轉換探測器的靈敏度參考文獻

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