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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*λ18

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IRFPA191

7.2.7单片式阵列之异质结探测元IRFPA195

7.2.8单片式阵列之MIS像元IRFPA195

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MTF254

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