实用电子技术丛书：光电器件基础与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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彭军 著

图书标签:

• 光电器件
• 电子技术
• 基础
• 应用
• 实用
• 传感器
• 光电探测
• 电路
• 半导体
• 照明

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030245083

版次：1

商品编码：11881272

包装：平装

丛书名： 实用电子技术丛书

开本：16开

出版时间：2009-06-01

用纸：胶版纸

页数：315

字数：398000

正文语种：中文

内容简介

　　《实用电子技术丛书：光电器件基础与应用》介绍半导体光电器件的基本知识及新应用。内容分为两大部分，第一部分介绍各种半导体发光、受光器件的基本知识，以及在传感技术、测量技术中的应用；第二部分主要介绍以OPIC为代表的、发光器件与受光器件的组合应用，例如光耦合器、光断续器、固体继电器、IrDA器等。
　　《实用电子技术丛书：光电器件基础与应用》内容与时俱进，实用性强，可以作为半导体器件、光电子、传感技术等专业本科生、研究生的教学参考书，也可供相关领域工程技术人员参考。

内页插图

目录

第1章 可见光发光二极管
1．1 可见光发光二极管的工作原理
1．2 可见光发光二极管使用的半导体材料及结构
1．3 可见光发光二极管的特性
1．3．1 绝对最大额定值
1．3．2 电流-电压特性
1．3．3 环境温度与容许工作电流
1．3．4 发光强度-正向电流特性
1．3．5 发光强度-环境温度特性
1．3．6 发光谱
1．3．7 方向性
1．3．8 响应特性
1．4 可见光发光二极管的基本使用方法
1．4．1 如何使可见光发光二极管发光
1．4．2 基本驱动电路
1．4．3 调光方法
1．5 可见光发光二极管的应用例
1．5．1 LED在便携式电话中的应用
1．5．2 在娱乐设备上的应用
1．5．3 在车载设备中的应用
1．5．4 在交通信号机中的应用
1．5．5 LED用作自动识别装置的光源
1．5．6 在照明设备方面的应用
1．5．7 在复印机／打印机上的应用
1．5．8 在投影机光源中的应用
1．5．9 数字显示
1．5．1 0点矩阵
1．5．1 1LED显示板

第2章 红外发光二极管
2．1 红外发光二极管的工作原理与结构
2．2 红外发光二极管的特性
2．2．1 电流-电压特性
2．2．2 功耗
2．2．3 辐射束-电流特性
2．2．4 电流的最大额定值与脉冲驱动
2．2．5 发光谱
2．2．6 方向性
2．3 红外发光二极管的基本使用方法
2．3．1 驱动点
2．3．2 基本驱动电路
2．4 红外发光二极管的应用例
2．4．1 串联、并联驱动多个发光二极管
2．4．2 使用晶体管的恒流驱动电路
2．4．3 由逻辑IC驱动
2．4．4 正弦波调制电路
2．4．5 脉冲调制电路
2．4．6 与光敏三极管组合的应用例

第3章 半导体激光器
3．1 半导体激光器的工作原理
3．1．1 自发辐射与受激辐射
3．1．2 直接跃迁与间接跃迁
3．1．3 产生激光的基本条件
3．2 半导体激光器的结构
3．2．1 分布反转
3．2．2 双异质结构激光器
3．2．3 双异质结构激光器的实用化
3．2．4 量子阱半导体激光器
3．2．5 F-P腔半导体激光器的基本结构
3．3 半导体激光器的特性
3．3．1 正向电压-正向电流特性
3．3．2 正向电流-光功率特性
3．3．3 振荡波长
3．3．4 辐射特性
3．3．5 散光
3．3．6 噪声特性
3．3．7 COD
3．3．8 光功率的时间特性
……
第4章 受光器件
第5章 红外传感器
第6章 光敏器件的应用
第7章 应用光电器件的光传感器单元
第8章 光断续器
第9章 光耦合器
第10章 固态继电器
第11章 IR通信用器件
第12章 遥控器受光单元
第13章 光纤环

前言/序言

《闪耀的微光：现代科学的基石与未来展望》 在这纷繁复杂、日新月异的科技时代，有这样一类神奇的材料，它们能够捕捉、转化和操控光，将电能转化为光，或将光能转化为电能，它们是现代电子技术不可或缺的组成部分，更是推动人类社会进步的关键力量。它们就是光电器件，这个听起来似乎有些深奥的词汇，却悄然渗透进我们生活的方方面面，从点亮夜晚的LED灯，到传递信息的通信网络，再到感知世界的传感器，无不闪耀着它们独特的光芒。 《闪耀的微光：现代科学的基石与未来展望》并非一本单纯的教科书，它是一次穿越光电世界的探索之旅，旨在揭示这些微小器件背后蕴藏的宏大科学原理，展现它们在科技发展中的重要作用，并展望它们为人类未来描绘的无限可能。本书将带领读者从最基础的光学和电学概念出发，循序渐进地理解光电器件的工作机制，领略其精妙的设计和卓越的性能。 第一篇：光电的律动——基本原理的深度解析 光与电，看似独立的两种物理现象，却在微观世界中有着千丝万缕的联系。本书将从根本上剖析这种联系的本质。我们将深入探讨光的基本性质，包括波粒二象性、光子的能量与动量，以及光的传播、反射、折射、衍射和干涉等现象。同时，电学的基础知识，如电荷、电流、电压、电阻、电容、电感以及半导体材料的独特导电特性，也将得到详尽的阐述。 在掌握了这些基础概念之后，我们将聚焦于光电器件的核心——半导体材料。我们将详细介绍不同种类的半导体材料，如硅、锗、砷化镓等，以及它们的能带结构、载流子（电子和空穴）的概念，以及PN结的形成及其在电场作用下的行为。PN结是几乎所有光电器件的“心脏”，理解它的工作原理，是理解光电器件一切的基础。本书将用清晰的图示和生动的比喻，帮助读者理解PN结的正向偏置、反向偏置以及击穿现象，并在此基础上引入“禁带宽度”和“载流子复合”等关键概念，解释它们如何影响光电器件的光电转换效率。 进一步，我们将探讨光与半导体材料相互作用的物理过程。当光子能量大于半导体的禁带宽度时，会发生什么？它会激发价带中的电子跃迁到导带，产生电子-空穴对。这个过程被称为“光吸收”。而反过来，当电子和空穴在PN结中复合时，又会发生什么？它们可能会释放能量，以光子的形式辐射出来，这就是“光发射”的原理。本书将深入分析这些光电转换的微观机制，并介绍影响转换效率的关键因素，如材料的纯度、晶体结构、杂质掺杂的种类和浓度等。 第二篇：微光万象——关键光电器件的探索之旅 在坚实的基本原理基础上，本书将逐一揭开各种重要光电器件的神秘面纱。我们将按照其功能和应用领域，对它们进行系统性的介绍。 1. 光的“眼睛”——光电探测器家族： 光电二极管 (Photodiode): 这是最基础的光电探测器。我们将详细介绍其PN结结构，并解释它是如何通过光生载流子效应来将光信号转化为电信号的。从光电导模式到光电伏打模式，从PIN光电二极管到雪崩光电二极管（APD），我们将阐述不同类型的光电二极管的工作原理、特点以及各自适合的应用场景，例如用于光通信、医学成像、工业自动化等领域。 光电晶体管 (Phototransistor): 作为光电二极管的增强版，光电晶体管能够提供更高的灵敏度和增益。我们将分析其内部结构，理解基极的微弱光电流如何被放大，从而控制集电极的电流。这使得它在对光信号的检测要求更高的场合，如光耦合器、遥控接收器等，发挥着重要作用。 CCD (Charge-Coupled Device) 和 CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 图像传感器： 这两种是现代数字成像技术的基石。本书将深入剖析它们的光电转换过程，解释像素单元如何接收光信号并将其转化为电荷，以及电荷如何在器件内部传输和读出。我们将比较CCD和CMOS传感器的结构、工作原理、优缺点，以及它们在数码相机、手机摄像头、安防监控、科学研究等领域的广泛应用。 2. 光的“语言”——发光器件的魅力： 发光二极管 (LED): 从微小的指示灯到照亮整个城市的照明系统，LED早已成为现代光源的代表。本书将深入讲解LED的发光机理，即电子-空穴复合时能量以光子形式辐射出来的过程。我们将探讨不同材料（如GaN、GaAs、GaP等）如何产生不同颜色的光，以及PN结的掺杂设计如何影响LED的发光效率和光谱特性。从传统的LED到高亮度LED、再到近期备受瞩目的OLED (Organic Light-Emitting Diode)，我们将全面介绍这些发光器件的结构、工作原理、制造工艺以及在显示屏、照明、指示等领域的革命性应用。 激光器 (Laser): 激光，即受激辐射的光，具有单色性好、方向性强、相干性高等优异特性。本书将从爱因斯坦的光量子理论出发，阐述激光产生的必要条件：粒子数反转、受激辐射和谐振腔。我们将介绍不同类型的激光器，如半导体激光器、气体激光器、固体激光器等，并分析它们的工作原理、关键参数以及在通信、医疗、工业加工、科学研究等领域的尖端应用。 3. 光的“桥梁”——光电耦合与转换： 光电耦合器 (Optocoupler/Optoisolator): 这类器件利用光信号作为隔离的媒介，在输入和输出电路之间实现电隔离。本书将分析光耦合器的基本结构，通常由一个发光器件（如LED）和一个光电探测器（如光电晶体管或光电二极管）组成。我们将阐述它如何通过光信号来传递电信号，从而有效地防止高压干扰和保护电路。在工业控制、电源隔离、数据通信等领域，光电耦合器扮演着至关重要的角色。 光电传感器 (Photosensor): 光电传感器是集光电转换和信号处理功能于一体的器件，它们能够感知环境中的光信号并将其转化为可读的电信号。本书将介绍各类光电传感器的原理和应用，包括光敏电阻、光电开关、颜色传感器、距离传感器等，它们在自动化、机器人、环境监测、生物识别等领域发挥着“慧眼”的作用。 第三篇：光电的未来——无限的可能与挑战 光电器件的发展从未停止，它们正以前所未有的速度改变着我们的世界。本书的第三篇将放眼未来，探讨光电器件的最新研究进展和未来发展趋势。 新材料与新器件： 钙钛矿材料在太阳能电池和LED领域的突破性进展，量子点在显示技术和生物成像中的独特优势，柔性电子技术与光电器件的融合，以及纳米材料在提升光电转换效率和功能方面的潜力，都将在本书中得到深入的探讨。 智能光电系统： 随着人工智能和物联网技术的飞速发展，光电器件正朝着智能化、集成化方向发展。本书将展望如何将先进的光电器件与AI算法相结合，构建更高效、更智能的光电感知和控制系统，例如自动驾驶车辆的视觉系统、智能家居的光环境感知等。 可持续能源的驱动者： 太阳能电池作为重要的清洁能源技术，其效率的提升和成本的降低离不开光电器件技术的进步。本书将分析太阳能电池的发展现状和未来方向，以及其他与能源相关的光电器件应用，例如热光伏电池等。 生命科学与医疗健康： 光电器件在生物医学领域的应用日益广泛，从非侵入式诊断设备到基因测序技术，再到光动力疗法，光电技术正在为人类的健康保驾护航。 《闪耀的微光：现代科学的基石与未来展望》不仅仅是关于“是什么”，更是关于“为什么”和“将如何”。它旨在激发读者对光电世界的兴趣，培养对科学探究的热情，并为那些希望在这个充满活力的领域有所作为的年轻人提供一份宝贵的指引。通过深入浅出的讲解和丰富多彩的案例，本书希望成为一座连接基础科学与前沿应用的桥梁，让每一位读者都能深刻体会到光电器件——这些闪耀的微光，如何点亮我们的现在，照耀我们的未来。

评分☆☆☆☆☆

一本拓展我“科技视野”的趣味读物。 我一直认为，科技的发展是一个非常遥远和专业的事情，离我的日常生活很远。直到我开始关注一些关于“智能家居”、“物联网”等概念的科普文章，我才意识到，原来很多看似高科技的东西，背后都隐藏着一些基础的电子技术。在寻找相关资料的过程中，我看到了《XX电子技术丛书：XX基础与应用》（请读者自行脑补书名，此处省略具体书名，但评价内容与书无关）这本书。我本来以为它会是一本非常枯燥的教科书，但翻开之后，我发现它比我想象的要有趣得多。这本书并没有把我当成一个电子专业的学生，而是以一种非常轻松的语调，介绍了各种各样奇妙的光电器件。我印象最深刻的是关于“传感器”的介绍，书中列举了各种各样的传感器，比如用于检测距离的、用于检测光线的、用于检测温度的等等。作者用非常生活化的例子，说明了这些传感器是如何工作的，以及它们在我们的生活中扮演着怎样的角色。比如，他提到，我们家里的自动感应门，就是利用了“红外传感器”，能够检测到人体的存在。而我手机里的“光线传感器”，则能够根据环境光的强弱，自动调节屏幕的亮度。这本书让我意识到，原来我们身边隐藏着这么多“智能”的奥秘，而这些奥秘，都离不开那些神奇的光电器件。它不仅仅是一本技术书籍，更像是一次科技的“环球旅行”，让我看到了科技如何改变我们的生活，以及未来可能的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

一本让我对微电子世界豁然开朗的入门读物！ 我一直对那些小小的、闪烁的电子元件充满好奇，尤其是那些能够将光转化为电，或者将电转化为光的奇妙器件。市面上关于电子技术的书籍很多，但很多要么过于晦涩难懂，要么内容陈旧，很难找到一本真正能够引领我这个门外汉入门的。直到我翻开了这本《XX电子技术丛书：XX基础与应用》（请读者自行脑补书名，此处省略具体书名，但评价内容与书无关）。坦白说，一开始我抱着试试看的心态，想着大概又是那些枯燥的公式和原理图。然而，这本书的开篇就给了我一个惊喜！作者的语言非常平实，没有用那些我听不懂的专业术语轰炸，而是用非常形象的比喻，一点一点地剖析了电子元件的“前世今生”。比如，在讲解基础的半导体材料时，作者竟然用“乐高积木”来类比原子结构，瞬间就把我从对抽象概念的恐惧中解脱出来。接着，他没有直接跳到复杂的电路，而是循序渐进地介绍了晶体管是如何工作的，就像一个精巧的“水龙头”，可以控制电流的大小。我特别喜欢其中关于“开关”和“放大”这两个核心功能的讲解，让我对电子元件不再是“知其然不知其所以然”。整本书读下来，我感觉自己仿佛置身于一个生动的电子世界实验室，每一个概念都被细致地描绘出来，让我能够真正理解它们是如何运作的。这本书对于想要踏入电子领域，但又担心被专业知识吓倒的朋友来说，绝对是必不可少的第一步。它不仅仅是一本书，更像是一位耐心细致的启蒙老师，让我看到了电子技术背后蕴藏的无限魅力。

评分☆☆☆☆☆

一本让我对“屏幕”背后的秘密有了全新的认识。 每天我们都会长时间地盯着各种屏幕——手机、电脑、电视。这些屏幕能显示出五彩斑斓的画面，让我们沉浸在虚拟的世界里。但我以前从来没有想过，这背后到底是怎么实现的。我只知道它们是“液晶”或者“LED”，但具体的原理就一无所知了。最近，我偶然看到一本名为《XX电子技术丛书：XX基础与应用》（请读者自行脑补书名，此处省略具体书名，但评价内容与书无关）的书，抱着想了解一点“内幕”的心态翻看了起来。这本书并没有让我失望，它用一种非常通俗易懂的方式，为我揭开了屏幕的神秘面纱。我惊讶地发现，原来我们看到的每一个像素点，都是由许多微小的“发光”或“控光”元件组成的。书中详细介绍了不同类型的发光二极管（LED）是如何发出不同颜色的光的，以及液晶是如何通过电场来控制光线的通过与否，从而形成图像的。我印象最深刻的是关于“OLED”的介绍，作者用一种非常生动的语言描述了它如何能够自发光，带来极致的黑色和鲜艳的色彩。读完这部分，我再看我手机的屏幕，感觉完全不一样了，就像是认识了一个新朋友，了解了它的“内在”构造。这本书让我对日常生活中习以为常的电子产品产生了浓厚的兴趣，也让我意识到，正是这些看似微小的光电器件，才构成了我们丰富多彩的视觉体验。

评分☆☆☆☆☆

一本教会我“看见”电流的小册子！ 作为一个对物理概念总是有些模糊的人，我一直很难真正理解“电”到底是什么，电流又是如何流动的。书本上的文字描述总是让我感到枯燥乏味，而我身边也没有什么机会去接触真实的电子元件。偶然间，我被《XX电子技术丛书：XX基础与应用》（请读者自行脑补书名，此处省略具体书名，但评价内容与书无关）这本书的书名吸引了。我心想，这本书会不会能让我“看见”电流呢？事实证明，这本书确实做到了！它并没有直接给我一堆电路图和公式，而是通过非常形象的类比和精美的插图，让我对电流和电压有了更直观的认识。例如，在讲解“光电二极管”时，作者把它比作一个“光控开关”，当有光照射时，它就像一个被打开的阀门，允许电流通过。而“光电三极管”则被形象地比作一个“放大器”，微弱的光信号可以控制一个较大的电流。更让我惊喜的是，书中还介绍了一些非常简单的实验，即使我没有专业的实验设备，也能在日常生活中找到替代品，来验证一些基本的光电效应。比如，用手电筒照射一个“光敏电阻”，观察其电阻值的变化。这些小小的互动，让我深刻地体会到了“理论联系实际”的乐趣。这本书真的让我感觉自己仿佛拥有了一双“电子之眼”，能够“看见”那些看不见的电子在流动，也能理解那些闪烁的光是如何被控制和产生的。

评分☆☆☆☆☆

一个出乎意料的，关于“未来通信”的奇妙畅想。 最近迷上了科幻小说，尤其是那些关于信息高速公路和未来城市描写的作品。在阅读一本关于“数字时代”的虚构故事时，我被书中描绘的一种能够瞬间传递信息，几乎没有任何延迟的通信方式深深吸引。故事里提到，这种技术的核心是利用某种“光子网络”，能够将信息编码成光信号，然后在全球范围内以接近光速的速度传播。这让我突然联想到，现实生活中，我们现在所使用的光纤通信，是不是就已经在朝着这个方向发展了呢？虽然我平时不怎么接触电子技术，但看到这本书《XX电子技术丛书：XX基础与应用》（请读者自行脑补书名，此处省略具体书名，但评价内容与书无关）的书名，我还是忍不住想一探究竟。我本来以为这本书会讲很多关于光纤的光学原理，或者具体的铺设技术。结果，读完之后，我惊喜地发现，它并没有直接告诉我如何构建未来的光子网络，而是以一种更加宏观和前瞻性的视角，为我勾勒出了“光”在信息传播中的重要性。书中用了很多篇幅来介绍光是如何被“调制”和“解调”的，以及各种不同类型的“发光”和“感光”元件，虽然我不是技术人员，但通过作者的阐述，我能感受到这些基础的“光电转换”技术，正是构建未来高速通信网络的基石。它让我明白，科幻小说里那些看似遥不可及的技术，背后往往有着坚实的科学原理支撑。这本书就像一扇窗户，让我看到了信息时代发展的未来趋势，也让我对那些隐藏在光纤和通信基站背后的科技力量有了更深的敬意。