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目录 1

第一篇 真空电子器件 1

引言 1

第一章 热电子发射与栅控电子管 2

§1.1热电子发射 2

1.1.1热阴极的基本参量与器件对它的要求 2

1.1.2纯金属阴极 3

1.1.3原子薄膜阴极 4

1.1.4氧化物阴极 5

1.1.5其它类型热阴极 8

1.1.6次级电子发射 9

§1.2二极管 13

1.2.1空间电荷限制流的概念 13

1.2.2形成空间电荷限制流的物理解释 14

1.2.3平板二极管的二分之三次方定律 15

1.2.4实际特性曲线与二分之三次方定律的差别 16

§1.3三极管 17

1.3.1三极管中的电位分布 18

1.3.2等效二极管 20

1.3.3三极管的电流流通规律及其参量 22

1.3.4三极管放大器 25

§1.4多栅管 26

1.4.1三极管应用的局限性 26

1.4.2四极管 27

1.4.3五极管 28

1.4.4束射四极管 30

§1.5栅控管的局限性 32

习题 33

第二章 光电发射与光电倍增管 36

§2.1光电发射的基本规律和主要参量 36

§2.2半导体的光电发射 37

§2.3实用光电阴极 41

§2.4负电子亲和势（NEA）光电阴极 44

§2.5光电倍增管的工作原理 47

§2.6实用次级电子发射体 49

§2.7光电倍增管的结构 51

2.7.1阴极区 51

2.7.2电子倍增系统 52

§2.8光电倍增管的参数和特性 54

§2.9光电倍增管的发展 57

§2.10象管 59

习题 62

第三章 电子束管 64

§3.1摄象管 64

3.1.1工作原理 65

3.1.2摄象管靶面 66

3.1.3摄象管的参量 69

3.2.2对显象管的要求 70

3.1.4摄象管的电子光学系统 72

3.1.5微光摄象管 75

3.1.6单管彩色摄象管 76

§3.2黑白显象管 79

3.2.1人眼的生理特点 79

3.2.3显象管的主要部件 81

3.2.4显象管中为提高亮度与对比度所采取的措施 85

§3.3彩色显象管 87

3.3.1色度学简介 87

3.3.2彩色显象管的发展史 90

3.3.3精密一列式自会聚彩色显象管 93

3.3.4自会聚原理 95

3.3.5彩色荧光屏的涂复 100

3.3.6其它类型彩色显象管 100

§3.4示波管与定位管 102

3.4.1示波管 102

3.4.2定位管 104

习题 105

第四章 微波电子管 107

§4.1感应电流 107

§4.2电子流与电场的能量交换 109

§4.3双腔速调管 111

4.3.1概述 111

4.3.2高频电场对电子的速度调制 111

4.3.3输入间隙的电子注负载 113

4.3.4群聚过程 114

4.3.5群聚电流的谐波分析 117

4.3.6输出谐振腔间隙中的能量交 118

§4.4双腔速调管放大器、振荡器和倍频器 119

4.4.1双腔速调管放大器 120

4.4.2双腔速调管信频器 121

4.4.3双腔速调管振荡器 121

4.4.4多腔速调管 122

§4.5反射速调管 125

4.5.1概述 125

4.5.2小信号反射速调管群聚理论 126

4.5.3反射速调管谐振腔间隙的电子导纳 128

4.5.4反射速调管振荡器 129

4.5.5反射速调管的电子调谐 131

§4.6行波管的小信号理论 133

4.6.1概述 133

4.6.2电子注与行波场的相互作用 134

4.6.3行波管的小信号理论 136

§4.7行波管的参数和特性 141

4.7.1输入-输出幅值特性 141

4.7.2行波管的效率 142

4.7.3带宽 143

4.7.4行波管自激振荡的抑制 144

4.8.1周期慢波系统的空间谐波 146

§4.8返波管 146

4.8.2返波管的工作原理 148

4.8.3返波管的振荡区 149

4.9.4相互作用空间内的高频场结构 150

4.8.4返波管的电子调谐 151

§4.9磁控管中电子与高频场的相互作用 152

4.9.1磁控管概述 152

4.9.2静态磁控管中的电子运动 153

4.9.3磁控管的谐振系统 157

4.9.5磁控管中电子与高频场的相互作用 161

§4.10磁控管振荡器 164

4.10.1自激条件 164

4.10.2磁控管振荡的稳定性 165

4.10.3磁控管的电子效率 167

4.10.4磁控管的工作特性和负载特性 168

4.10.5磁控管的频率调谐 169

4.11.1分布发射式正交场放大管 171

4.10.6磁控管的典型特性参数 171

§4.11正交场放大管 171

4.11.2注入式正交场放大管 173

§4.12回旋管 178

4.12.1概述 178

4.12.2回旋管中电子的静态运动 178

4.12.3回旋管中电子的群聚 180

4.12.4回旋管的典型结构和参数 181

习题 182

第二篇 半导体器件 185

第五章 双极型半导体器件 185

§5.1半导体中载流子的统计分布和非平衡载流子 185

5.1.1载流子的统计分布 185

5.1.2非平衡载流子 187

5.2.1概述 190

§5.2PN结 190

5.2.2平衡PN结 191

5.2.3PN结空间电荷区中的电场 193

5.2.4PN结的伏安特性 195

5.2.5PN结的电容 200

5.2.6PN结的击穿 202

§5.3半导体二极管 203

5.3.1整流和检波二极管 203

5.3.2开关二极管 205

5.3.3稳压二极管 207

§5.4晶体管的直流特性 208

5.4.1晶体管中的电流传输 208

5.4.2电流放大系数和晶体管的放大作用 212

5.4.3晶体管的静态特性曲线 212

5.4.4晶体管的静态参数 214

5.5.1晶体管的等效电路 216

§5.5晶体管的频率特性 216

5.5.2晶体管的高频参数 218

§5.6晶体闸流管 222

5.6.1晶闸管的结构与基本特性 222

5.6.2晶闸管工作原理 223

5.6.3晶闸管的主要特性参数 225

§5.7单结晶体管 225

习题 227

第六章 场效应器件 230

§6.1结型场效应晶体管（JFET）与肖特基场效应晶体管（MESFET）的工作原理 231

6.1.1硅与砷化镓中电子速度-电场效应 231

6.1.2原理简述 231

6.1.3工作过程的物理分析 233

6.1.4场效应器件的参量 238

§6.2MESFET的结构及应用 239

6.3.1理想MOS结构的特性 240

§6.3绝缘栅场效应晶体管（MOSFET） 240

6.3.2MOS场效应管的特性 245

6.3.3短沟道MOS场效应管 250

6.3.4不挥发存储器 252

§6.4电荷耦合器件（CCD） 256

6.4.1SCCD工作原理 256

6.4.2BCCD工作原理 262

6.4.3CCD的应用及展望 263

习题 265

第七章 半导体集成电路 267

§7.1半导体集成电路的种类及其特点 267

§7.2双极型半导体集成电路的基本制造过程 268

7.2.1集成电路主要工艺流程 268

7.2.2光刻 270

7.3.2集成电路PNP晶体管 273

7.3.1集成电路NPN晶体管 273

§7.3集成电路中的有源元件 273

7.3.3集成电路二极管 275

§7.4集成电路的无源元件 277

7.4.1集成电阻器 277

7.4.2集成电容器 279

7.4.3互连 281

§7.5隔离技术 283

§7.6MOS场效应集成电路 286

§7.7集成电路构造举例 288

习题 290

第八章 半导体光电器件 292

§8.1电致发光器件 292

8.1.1电致发光屏（EL） 292

8.1.2发光二极管（LED） 294

§8.2光检测器 302

8.2.1光敏电阻 303

8.2.2光电二极管 305

8.2.3光电三极管 313

8.2.4光电红外探测器 314

§8.3太阳电池 317

8.3.1理想太阳电池的效率 317

8.3.2实际PN结太阳电池 321

8.3.3硅太阳电池的发展方向 325

8.3.4太阳电池的近况与展望 327

习题 328

第九章 微波半导体器件 330

§9.1变容二极管 330

9.1.1PN结电容-电压的一般关系 330

9.1.2变容二极管的等效电路及特性参数 331

9.1.3变容二极管的动态特性 333

§9.2阶跃恢复二极管 334

9.3.1PIN二极管的直流特性 336

§9.3PLN二极管 336

9.3.2PIN极管的高频特性 337

9.3.3PIN二极管的等效电路和参数 337

§9.4雪崩渡越时间二极管 339

9.4.1碰撞雪崩渡越时间模工作原理 340

9.4.2崩越模雪崩二极管的等效电路和电路参数 342

9.4.3俘获等离子体雪崩触发渡越模的工作原理 343

§9.5隧道二极管 345

§9.6体效应二极管 347

9.6.1双谷模型和负微分迁移率 347

9.6.2电子的积累和不稳定性 349

9.6.3偶极畴 350

9.6.4振荡模式 351

习题 352

第十章 激光器件 355

§10.1概述 355

第三篇 激光器件 355

§10.2辐射与物质的相互作用 356

10.2.1自发辐射、受激辐射和受激吸收 356

10.2.2光谱线的宽度 359

§10.3光的受激辐射放大 361

10.3.1实现光放大的条件 361

10.3.2增益系数和增益饱和 362

§10.4光的自激振荡 365

§10.5光谐振腔 366

10.5.1光谐振腔的形式 366

10.5.2谐振条件 367

10.5.3多纵模和单纵模振荡 368

10.5.4横模 369

§10.6气体激光器 370

10.6.1氦氖激光器 370

10.6.2氩离子激光器 373

10.6.3二氧化碳分子激光器 376

10.6.4气体激光器特性 379

§10.7固体激光器 379

10.7.1概述 379

10.7.2固体激光器的工作物质 380

10.7.3泵浦光源和泵浦腔 383

10.7.4固体激光器的输出特性 384

10.7.5激光调Q 385

10.7.6固体激光器的性能 386

§10.8半导体激光器 386

10.8.1分布反转的条件 387

10.8.2增益系数和阈值条件 388

10.8.3半导体激光器的特性 390

10.8.4异质结激光器 391

10.8.5半导体激光器的特性参数 392

§10.9自由电子激光器 392