第一章導言光電器件

第一章導言光電器件考核方式平時表現(xiàn)：20％

作業(yè)、出勤、課堂提問期末考核：80％大作業(yè)或考試

參考書目雷玉堂、王慶有,《光電檢測技術》,中國計量出版社,1997江文杰、曾學文、施建華，《光電技術》，科學出版社，2009王慶有,《光電技術》,電子工業(yè)出版社,2005宋豐華,《現(xiàn)代光電器件技術及應用》,國防工業(yè)出版社,2004姚建銓、于意仲,《光電子技術》,高等教育出版社,2006向世明,倪國強,《光電子成像器件原理》,國防工業(yè)出版社,1999第一章緒論一、光電子技術

包括光學、電子學、精密機械、計算機科學知識高度集中的一門新學科----光學精密機械電子學，即光電技術。二、光電器件的分類根據(jù)轉換信號的不同可以把光電器件分為兩大類：⑴光---電器件：把光信息轉變成電信息的光電器件；⑵電---光器件：把電信息轉變成光信息的光電器件；

根據(jù)光電器件的用途將其大致分為：⑴作為信息載體的光源；⑵光電探測器件；⑶光電控制器件；⑷光通信器件；⑸光電子成像器件；三、光電器件的物理基礎物理基礎---固體的光電效應固體中決定其電學性質的電子系統(tǒng)直接吸收入射光能，使固體的電學性質發(fā)生改變的現(xiàn)象。例如，光電子發(fā)射效應、光生伏特效應等等。

★直接---因為光體中也有一些過程不是電子系統(tǒng)直接吸收光能，而是間接地把光信息轉變成電信息。即物體吸收光能，直接效果是物體的溫度上升，溫度的上升在引起物體電子系統(tǒng)運動變化，即引起物體電學性質的改變。

四、光電器件的主要應用當前光電器件已經(jīng)滲透到許多科學領域。例如，光電信息技術、光電探測技術、光電成像技術、光存儲技術、生物醫(yī)學光學、光電對抗技術等等。1.21世紀的照明技術超亮度短波長發(fā)光二極管全色顯示發(fā)光半導體白色半導體半導體燈的優(yōu)缺點：

優(yōu)點---壽命長、節(jié)能、可靠性好、安全性高缺點---價格較高，應用受限制隨著制造工藝的提升、生產(chǎn)規(guī)模的擴大，半導體燈的成本將大幅降低到可接受的水平

2.生物醫(yī)學上的應用

由現(xiàn)代光電器件構成的現(xiàn)代光電系統(tǒng)已被應用到生物醫(yī)學的檢測、輔助診斷、病理分析等方面。例如，生物光電分析芯片光檢測器電阻加熱器溫度傳感器膠囊型內(nèi)窺鏡

3.光電成像

光電成像——將來自景物一定波段電磁輻射的時--空分布信息，經(jīng)中間介質的衰減，借助于光學系統(tǒng)成像于相應的探測或成像器件的光敏面上，再經(jīng)過光電轉換、增強、處理和顯示，提供給自動控制執(zhí)行機構所需的時域電信號或空域光圖像。我們這里所說的光電成像主要指的是空域可見光圖像。成像過程可以概括為：景物、介質、光學系統(tǒng)、光電圖像傳感器、放大器、顯示器和末端執(zhí)行機構。

光電圖像傳感器

光電圖像傳感器是將光學圖像轉換成一維時序信號的光電器件。它包括真空管圖像傳感器電子束攝像管像增管變相管半導體集成圖像傳感器

CCD--ChargeCoupledDeviceCMOS—ComplementaryMetal-OxideSemiconductorFieldEffectTransistor掃描型圖像傳感器CCD和CMOS進行比較

CMOS的缺點圖像噪聲較大、像敏單元尺寸小、填充率低、響應速度慢

CMOS的改進出現(xiàn)了“主動像敏單元”結構。它不僅有光敏元件和像敏單元尋址開關，而且還有信號放大和處理電路，提高了CMOS的光電靈敏度，減小了噪聲，擴大了動態(tài)范圍，使它的一些性能參數(shù)與CCD相近。光電圖像顯示器

圖像顯示器是各類光電子成像系統(tǒng)的末端圖像再現(xiàn)器件，它能把人們不能直接感覺到的景物的信息內(nèi)容，以可見光圖像的形式提供給人眼進行判斷和分析。⑴機理---圖像顯示是基于各類電子能級躍遷發(fā)光的機理。根據(jù)發(fā)光過程中激勵電子躍遷的能源不同，可把發(fā)光過程分為：光致發(fā)光場致發(fā)光電致發(fā)光磁致發(fā)光化學發(fā)光等離子發(fā)光

⑵光電顯示器分類---根據(jù)發(fā)光機理可將顯示器分為：

a.電子束顯示器件—像管、其他電子束器件中的熒光屏

b.大屏幕顯示器件—光閥顯示、激光顯示、投影顯示

c.平板顯示器件—等離子體發(fā)光顯示、液晶顯示

d.立體顯示器件—雙目視差再現(xiàn)、全息攝影顯示

e.專門用來顯示數(shù)字符號的數(shù)字顯示器件—發(fā)光二極管顯示、熒光數(shù)碼管顯示4.光纖通信

光纖通信主要是指利用激光作為信息載體波信號并通過光導纖維傳遞信息的通信系統(tǒng)。

★光纖通信的優(yōu)點⑴傳輸容量大。理論上，可同上億門話路或上萬套電視。⑵不受電磁干擾，保密性好，不怕雷擊。⑶耐高溫、高壓，抗腐蝕，不受潮，工作十分可靠。⑷光纖材料來源豐富，可節(jié)約大量有色金屬，且直徑小、重量輕、可撓性好。

5.光存儲

光存儲技術是以光盤為記錄介質，以激光為信息載體實現(xiàn)信息存儲的。它具有存儲量大、密度高、壽命長、可靠性高、價格低廉和使用方便的特點。廣泛應用在計算機存儲、數(shù)字家電、網(wǎng)絡通訊、廣播電視等領域。例如:CD—ROM、VCD、DVD6.其它應用此外，光電元器件還被廣泛應用到軍事偽裝、軍事對抗、精良制導兵器，航空目標光電探測，印刷出版業(yè)，長度、速度測量等方面。納米光電子器件研究方向：①以Si和CaAs為主的固體電子器件尺寸繼續(xù)小下去；②與基于化學有機高分子和生物學材料組裝功能材料尺度大起來，功能允許尺寸達到納米量級（1-100nm）的集成器件不再遵循傳統(tǒng)電子學的基本運行規(guī)律，電子的波動性、量子效應等將在此類器件中起重要作用。

以納米技術制造的納米電子器件具有以下特點：

①工作速度快，納米電子器件的工作速度是硅器