光电子器件 第2版PDF电子书下载

第1章 光电导探测器 1

1.1光电子器件的基本特性 1

1.1.1光谱响应率和响应率 1

1.1.2最小可探测辐射功率和探测率 4

1.1.3光吸收系数 6

1.2光电导探测器原理 8

1.2.1光电导效应 8

1.2.2光电导电流 10

1.2.3光电导增益 11

1.2.4光电导灵敏度 12

1.2.5光电导惰性和响应时间 12

1.2.6光电导的光谱响应特性 14

1.2.7电压响应率 16

1.2.8探测率D*λ 18

1.3光敏电阻 19

1.3.1光敏电阻的结构 20

1.3.2光敏电阻的特性 20

第2章 结型光电探测器 25

2.1光生伏特效应 25

2.1.1 PN结 25

2.1.2 PN结电压电流公式 27

2.1.3 PN结光生伏特效应 29

2.1.4光照平行结的定态情况 30

2.1.5光照垂直于PN结的定态情况 32

2.1.6光照垂直于NP结的定态情况 34

2.2光电池 36

2.2.1光电池的结构 36

2.2.2光电池的电流与电压 37

2.2.3光电池的主要特性 38

2.3光电二极管 41

2.3.1 PN结型光电二极管 42

2.3.2 PIN型光电二极管 46

2.3.3雪崩型光电二极管（APD） 48

2.4光电三极管 51

2.4.1光电三极管结构和工作原理 51

2.4.2光电三极管的主要性能参数 52

第3章 光电阴极与光电倍增管 54

3.1光电发射过程 54

3.1.1外光电效应 54

3.1.2金属的光谱响应 55

3.1.3半导体光电发射过程 55

3.1.4实用光电阴极 58

3.2负电子亲和势光电阴极 60

3.2.1负电子亲和势光电阴极的原理 60

3.2.2 NEA光电阴极中的电子传输过程 62

3.2.3 NEA阴极的量子产额 62

3.2.4负电子亲和势阴极的工艺及结构 66

3.3真空光电管 67

3.3.1真空光电管工作原理 68

3.3.2真空光电管的主要特性 68

3.4光电倍增管 70

3.4.1光电倍增管结构和工作原理 71

3.4.2光电倍增管主要特性和参数 74

3.4.3光电倍增管的供电电路 80

第4章 微光像增强器 83

4.1像管的基本原理和结构 83

4.1.1光电阴极 84

4.1.2电子光学系统 84

4.1.3荧光屏 88

4.1.4光学纤维面板 89

4.2像管主要特性分析 90

4.2.1像管的光谱响应特性 90

4.2.2像管的增益特性 94

4.2.3像管的光传递特性 96

4.2.4像管的背景特性 97

4.2.5像管的传像特性 98

4.2.6像管的时间响应特性 99

4.2.7空间分辨特性 99

4.3红外变像管 106

4.3.1玻璃管型的红外变像管 106

4.3.2金属型红外变像管 107

4.4第一代微光像增强器 108

4.5微通道板 110

4.5.1通道电子倍增器 110

4.5.2微通道板的增益特性 111

4.5.3电流传递特性 112

4.5.4微通道板的噪声 113

4.5.5微通道板的噪声因子 114

4.6第二代微光像增强器 115

4.6.1近贴式MCP像增强器 115

4.6.2静电聚焦式MCP像增强器 116

4.6.3第二代微光像增强器的优点 117

4.6.4第二代微光像增强器的缺点 117

4.7第三代微光像增强器 118

4.8第四代微光像增强器 120

第5章 摄像管 123

5.1摄像管的工作方式 123

5.2摄像管的性能指标与评定 124

5.2.1摄像管的灵敏度 124

5.2.2摄像管的光电转换 125

5.2.3摄像管的分辨率 127

5.2.4摄像管的惰性 130

5.2.5摄像管的灰度 131

5.3氧化铅光电导视像管 131

5.3.1氧化铅靶结构 131

5.3.2视像管的结构 132

5.3.3视像管的工作原理 133

5.3.4氧化铅视像管特性 135

第6章 CCD和CMOS成像器件 137

6.1电荷耦合器件的基本原理 137

6.1.1 MOS结构特征 137

6.1.2 CCD的势阱深度和存储电荷能力 139

6.1.3电荷耦合原理 141

6.1.4电荷耦合的机理 141

6.2电荷耦合器件基本结构 144

6.2.1转移电极结构 144

6.2.2转移信道结构 145

6.2.3通道的横向限制 147

6.2.4输入结构 148

6.2.5输出结构 149

6.3 CCD的主要特性 150

6.4电荷耦合成像器件 154

6.4.1线阵电荷耦合成像器件 154

6.4.2面阵电荷耦合成像器件（ACCID） 155

6.4.3两种面型结构成像器件的比较 158

6.4.4扫描方式与读出转移动作 159

6.5彩色CCD成像器件 162

6.5.1补色滤光片结构 162

6.5.2 Bayer滤光片结构 166

6.6 CMOS型成像器件的像素构造 167

6.6.1 PN结光电二极管方式 167

6.6.2 MOS光电门方式 169

6.6.3掩埋型光电二极管方式 170

6.7 CMOS成像器件的彩色像素 172

6.8 CMOS与CCD图像器件的比较 174

第7章 致冷型红外成像器件 180

7.1 SPRITE红外探测器 180

7.1.1碲镉汞的性质 180

7.1.2 SPRITE探测器的工作原理与结构 181

7.1.3 SPRITE探测器的响应率 184

7.2红外焦平面阵列的结构和工作原理 187

7.2.1红外探测的原理 187

7.2.2红外焦平面阵列特点 188

7.2.3红外焦平面阵列的材料 188

7.2.4混合式IRFPA之倒装式结构 189

7.2.5混合式IRFPA之Z平面结构 190

7.2.6单片式阵列之PtSi肖特基势垒IRFPA 191

7.2.7单片式阵列之异质结探测元IRFPA 195

7.2.8单片式阵列之MIS像元IRFPA 195

7.2.9准单片式阵列结构 196

7.3 IRFPA的性能参数 196

7.3.1光伏型红外探测器的电压响应率 197

7.3.2光伏型红外探测器的噪声和探测率 200

7.3.3光子探测器的背景辐射限制 201

7.3.4 IRFPA的其他特性简述 205

7.4红外成像器件与材料的制备 207

7.4.1材料制备技术 207

7.4.2衬底的选择与制备 209

7.4.3 PN结的制作 210

第8章 微测辐射热计红外成像器件 212

8.1热探测器的基本原理 212

8.1.1热探测器的基本原理 212

8.1.2热探测器的温度噪声限制 214

8.2微测辐射热计的工作原理 215

8.2.1微测辐射热计的工作模式 215

8.2.2微测辐射热计的工作原理 217

8.3微测辐射热计的结构 219

8.4微测辐射热计的响应率 223

8.4.1微测辐射热计热平衡方程 223

8.4.2无偏置的热平衡方程的解 224

8.4.3加偏置的热平衡 225

8.4.4 V—I曲线的计算 226

8.4.5负载线 227

8.4.6带偏置的微辐射计的低频噪声 229

8.4.7微辐射计性能的数值计算 230

8.5微测辐射热计的噪声 233

8.5.1辐射计的电阻噪声 233

8.5.2偏置电阻的噪声 235

8.5.3热传导引起的温度噪声 236

8.5.4辐射噪声 236

8.5.5整个电噪声 237

8.5.6前置放大器噪声 239

8.6微辐射计信噪比 239

8.6.1噪声等效功率（NEP） 239

8.6.2噪声等效温差（NETD） 240

8.6.3探测率 240

8.6.4与理想辐射计相比较 241

8.6.5 Johnson噪声近似 242

第9章 热释电探测器和成像器件 243

9.1热释电探测器的基本原理 243

9.1.1热释电效应 243

9.1.2热释电探测器特性分析 245

9.2热释电材料和探测器 249

9.2.1热释电材料 249

9.2.2热释电探测器的结构形式 251

9.2.3热释电探测器的特点 252

9.3混合型热释电成像器件的设计 253

9.3.1热隔离以提高温度响应 253

9.3.2像素间热隔离以改进MTF 254

9.3.3斩波器的结构 254

9.4单片热释电成像器件 255

9.4.1热释电薄膜材料 256

9.4.2隔离结构 256

9.4.3微机械加工传感器的制作流程设计 256

9.4.4热释电成像器件的集成电路 258

第10章 紫外探测与成像器件 261

10.1紫外光的特性 261

10.1.1紫外光波段的划分 261

10.1.2大气对紫外光的吸收 262

10.1.3紫外辐射源 263

10.2紫外成像器件概述 264

10.3紫外像增强器 265

10.4 GaN的性质 268

10.5 GaN和GaAIN材料的生长技术 270

10.5.1分子束外延 270

10.5.2有机金属化学气相沉积 271

10.6器件的制作 273

10.7紫外成像器件的基本结构 274

10.7.1 PIN结构紫外探测器 275

10.7.2金属/（Al）GaN肖特基势垒结构 277

10.7.3 ITO/N-GaN肖特基势垒结构 277

10.7.4金属—半导体—金属（MSM）紫外探测器 278

第11章 X射线探测与成像器件 281

11.1 X射线的特性 281

11.1.1 X射线的产生 281

11.1.2 X射线透过和吸收特性 282

11.1.3 X射线量的表征 283

11.2 X射线探测与成像器件的分类 284

11.2.1 X射线成像器件的分类 284

11.2.2 X射线计算机断层扫描技术 287

11.3 X射线成像器件系统的性能指标 287

11.4 CsI/MCP反射式X射线光电阴极 289

11.4.1反射式X光阴极的物理过程 290

11.4.2反射式X光阴极的量子效率 291

11.5窗材料/阴极透射式X光阴极 293

11.5.1窗材料/阴极透射式X光阴极物理过程 293

11.5.2窗材料/阴极透射式X光阴极的量子效率 293

11.6 X射线像增强器 294

11.6.1 X射线像增强器的基本结构 294

11.6.2近贴型X射线像增强器 295

11.7 X射线影像光电二极管阵列成像器件 295

11.8直接数字X射线影像器件 296

11.8.1光电导体X射线的吸收 296

11.8.2电子—空穴对产生能 297

11.8.3电荷传输和移动距离 297

11.8.4 X射线光电导体材料 298

11.8.5非晶Se的性质 299

11.8.6样品制备 304

11.8.7动态成像的直接转换探测器的结构 305

11.8.8动态成像的直接转换探测器的工作原理 306

11.8.9直接转换成像器件的分辨本领 307

11.8.10动态成像的直接转换探测器的灵敏度 308

参考文献 310