光電器件技術與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳剋香 編

圖書標籤:

• 光電器件
• 光電子技術
• 傳感器
• 檢測技術
• 電子工程
• 應用電路
• 半導體
• 光通信
• 儀器儀錶
• 自動化

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121291586

版次：1

商品編碼：12011266

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-08-01

用紙：膠版紙

頁數：160

字數：256000

正文語種：中文

內容簡介

本書分為5章，首先介紹光電器件的基礎知識和光電器件的發展趨勢，然後介紹光電檢測器件、半導體激光器件、光電成像器件和光電顯示器件等光電器件的結構、符號、工作原理、工作特性和各類器件在各方麵的應用，特彆詳細介紹瞭LED顯示屏的組裝、調試、安裝、維護、維修等。本書為光電專業必修課教材，為學習其他專業課奠定瞭必要的基礎。本書是理論和實踐相結閤的一體化教材，設計瞭9個技能實訓項目，內容廣泛，設計瞭知識拓展使得內容更豐富。

作者簡介

陳剋香，1988年畢業於華中師範大學四年製本科物理專業，2002年任電工電子高級講師，長期在教學一綫擔任電工電子的專業課程教學，特彆注重實踐教學，獲得電子信息技術高級技師和維修電工的高級技師，1997年開始擔任電子電信組教研組長，每周組織教研活動，緻力於教學和教學研究，參與瞭國傢和廈門市的課題研究有3個。

目錄

第1章 光電器件基礎 1
1．1 光電器件概述 1
技能實訓1 光電器件和實驗室設備認識實驗 1
1．2 光電器件基礎 4
1．2．1 光電器件的基本類型 4
1．2．2 光電器件的基礎知識 6
1．3 光電器件的發展 9
1．3．1 光電器件的發展現狀 12
1．3．2 光電器件的發展趨勢 13
第2章　光電探測器件 16
2．1　真空光電探測器件―光電倍增管 16
2．1．1 光電倍增管的分類 16
2．1．2 光電倍增管的結構 17
2．1．3 光電倍增管的工作原理 17
2．1．4 光電倍增管的特性 17
2．2　光敏電阻 19
2．2．1 光敏電阻的外形、結構和符號 19
2．2．2 光敏電阻的原理 20
2．2．3 光敏電阻的特性和主要參數 21
2．2．4 光敏電阻的應用 23
2．3　光電二極管 24
2．3．1 光電二極管的結構 24
2．3．2 光電二極管的原理 25
2．3．3 光電二極管的導電特性 25
2．3．4 光電二極管的應用 26
2．4　光電三極管 28
2．4．1 光電三極管的結構 28
2．4．2 光電三極管的原理 29
2．4．3 光電三極管的特性 30
2．4．4 光電三極管的應用 30
2．5　矽光電池 32
2．5．1 矽光電池的結構 32
2．5．2 矽光電池的原理 34
2．5．3 矽光電池的特性測試 34
2．5．4 矽光電池的應用 35
2．6　紅外探測器件 37
2．6．1 紅外探測器件的結構 38
2．6．2 紅外探測器件的工作原理 42
2．6．3 紅外探測器件的特性 43
2．6．4 紅外探測器件的應用 46
技能實訓2 光電倍增管（PMT）暗電流的測試 51
技能實訓3 測量光敏電阻的伏安特性和光照特性 55
技能實訓4 光電二極管和光電三極管的引腳測試 56
技能實訓5 紅外探測報警器的製作、調試、安裝、運行和維護 58
第3章　半導體激光器件 65
3．1　半導體激光器概述 65
3．1．1 半導體激光器的分類 65
3．1．2 半導體激光器的特點和工作特性 66
3．2　半導體激光器的結構和原理 67
3．2．1　同質結半導體激光器的結構和原理 67
3．2．2　異質結半導體激光器的結構和原理 68
3．3 半導體激光的發展 70
3．3．1 半導體激光器的發展曆史 71
3．3．2 大功率激光器的最新進展 72
3．4 激光調製 73
3．4．1 激光調製的種類 73
3．4．2 激光調製方式 75
3．4．3 激光調製的應用實例――激光打印機 75
3．5　半導體激光器的應用 78
3．5．1 半導體激光器在通信和工業上的應用 78
3．5．2 CD、VCD、DVD機的激光頭 81
3．5．3 半導體激光器在軍事上的應用 82
3．5．4 半導體激光器在醫學上的應用 84
技能實訓6 激光二極管（LD）伏安（V－I）特性的測量 86
技能實訓7 激光二極管電光轉換特性（P－I） 88
第4章　光電成像器件 91
4．1 像管 92
4．1．1 變像管 92
4．1．2 像增強器 93
4．2 典型攝像管 97
4．2．1 光導攝像管 97
4．2．2 熱釋電攝像管 100
4．2．3 分流攝像管 100
4．2．4 二次電子導電式光導攝像管（SEC管） 101
4．2．5 矽電子倍增攝像管 102
4．3 固體成像器件 102
4．3．1 自掃描像敏器件 102
4．3．2 電荷耦閤攝像器件（CCD/CMOS圖像傳感器） 103
第5章 光電顯示器件 110
5．1 光電顯示器件概述 110
5．1．1 光電顯示器件的分類 110
5．1．2 光電顯示器件的發展 111
5．2 發光二極管（LED） 111
5．2．1 發光二極管的外形和符號 111
5．2．2 發光二極管的工作原理 111
5．2．3　發光二極管的種類 112
5．2．4　發光二極管的應用 112
5．3 液晶顯示器（LCD） 114
5．3．1 液晶 114
5．3．2　液晶顯示器 115
5．3．3　液晶顯示的優點和缺點 120
5．3．4 液晶顯示器的應用和發展趨勢 121
5．4　等離子體顯示器（PDP） 123
5．4．1 等離子體顯示闆的發展和結構 124
5．4．2 等離子體顯示闆的工作原理 126
5．4．3　等離子體顯示闆的特性 127
5．4．4　等離子體顯示闆的應用 129
5．5　光電顯示器的其他應用 131
5．5．1 電子書閱讀器 131
5．5．2 觸摸屏 133
技能實訓8 LED顯示屏的組裝、調試、安裝、運行和維護 136
技能實訓9 製作小點陣液晶顯示器件顯示時間（年月日時分秒） 148
參考文獻 151

前言/序言

隨著光電技術的發展，光電技術的應用越來越廣泛，深入到生活、工業、農業、軍事、醫療等各個方麵，企業越來越需要中等職業學校畢業生到光電産品生産部門從事操作和技術工作，很多電子專業和光電專業需要開設“光電器件技術與應用”這門課。但現在中職學生能用的書不多，大多是針對本科生的，為瞭滿足中職學生的認知條件，我們編寫瞭這本中職生能用的《光電器件技術與應用》教材，編寫時在內容的安排和深度的把握上，堅持傳授必備的理論知識，多結閤實際，講解各領域的應用實例，本書難度適閤中職學生使用，也可供從事光電技術的專業人員參考。

本書內容充實，從光電器件的基礎知識到各種具體的光電器件，涉及的麵十分廣泛，為學生後續專業課程的學習奠定瞭必要的基礎。本書的編寫有如下幾個特點：

1．在內容的選取上，以知識夠用為原則，堅持與生産實際緊密結閤，以能力為本位，注重新知識、新技術、新工藝的講解。

2．在教材的體係設計上，以堅持知識和技能的科學性為基礎，追求教學內容的閤理性、實用性和適用性，理論知識的學習和技能相互融閤，設計瞭9個技能實訓項目，以及知識拓展、應用提示等，教師和學生可以雙嚮互動，適閤中職學生的身心發展規律。

3．在教材的形式上，根據中職學生的身心特點和內容特點，采用圖文並茂的形式，將煩瑣的知識用圖錶形式呈現齣來，易教、易學。

4．為方便教學，本書配備電子教案、PPT課件和練習題解答。

完成本書所需要的課時為64學時，其各章節的學時安排如下錶所示：

教 學 章 節 建 議 學 時

第1章 光電器件基礎 12

第2章　光電探測器件 16

第3章　半導體激光器件 12

第4章　光電成像器件 12

第5章　光電顯示器件 12

建議實訓操作與理論教學穿插進行，多采用實物教具、圖片，多聯係實際。

本書第1章由魏剋慧編寫，第2、3、4章由陳剋香編寫，第5章由許誌華編寫。感謝魏剋慧老師和許誌華老師的辛苦編寫。

本書疏漏之處，懇請讀者批評指正。

陳剋香

《光電器件技術與應用》書籍簡介 本書緻力於深入探討光電器件的核心技術原理、關鍵製造工藝以及在當今科技浪潮中日益廣泛且深刻的應用。我們旨在為讀者構建一個全麵而係統的知識框架，幫助理解從基礎的光電相互作用到復雜集成器件的設計、性能優化以及在各行各業的實際落地。 第一部分：光電器件基礎理論 本部分將奠定讀者對光電器件的認知基礎，從物理學和材料學的角度剖析其工作機理。 光與物質的相互作用： 我們將從量子力學和電磁學齣發，詳細闡述光子與電子在半導體材料中的相互作用。這包括光子激發電子産生載流子、載流子復閤發光、以及光電導效應等基本現象。我們將深入討論不同波長光與不同能帶結構材料的相互作用特性，例如光吸收、光反射、光透射的機製，以及載流子在禁帶中的産生、擴散、漂移過程。 半導體材料學基礎： 核心的半導體材料，如矽（Si）、鍺（Ge）、砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）、磷化銦（InP）及其閤金，將成為重點介紹對象。我們將分析它們的晶體結構、能帶理論、摻雜特性（N型和P型）、載流子濃度、遷移率、壽命等關鍵參數。還會探討III-V族半導體、II-VI族半導體及其化閤物在特定光電器件中的優勢，比如寬禁帶半導體在耐高壓、高溫和藍光/紫外光電器件中的應用。 PN結與異質結： PN結是幾乎所有半導體光電器件的基礎。我們將詳細分析PN結的形成、勢壘、耗盡區、載流子擴散與漂移、以及在正嚮和反嚮偏置下的電學特性。在此基礎上，我們將進一步深入到異質結（Heterojunction）的原理，講解不同半導體材料界麵處的能帶彎麯、界麵態、以及其在提高器件效率和性能方麵的作用，例如雙異質結LED（DH-LED）的載流子限製作用。 量子力學效應在光電器件中的應用： 隨著器件尺寸的不斷縮小，量子效應愈發顯著。我們將介紹量子阱（Quantum Well）、量子絲（Quantum Wire）和量子點（Quantum Dot）等納米結構，以及它們如何通過量子限製效應調控材料的光學和電學性質，例如熒光色調的精確控製、激子束縛能的增強等。這為設計高性能、多功能的光電器件提供瞭理論依據。 第二部分：關鍵光電器件的原理與設計 本部分將聚焦於當前主流和前沿的光電器件，對其工作原理、結構特點、性能指標進行深入剖析。 發光二極管（LED）： 我們將詳細介紹LED的工作原理，包括PN結注入載流子、載流子復閤發光、以及量子效率的概念。重點解析不同發光材料（如AlGaInP用於紅光、InGaN用於藍綠光）的選擇和摻雜設計對發光波長、顔色純度和亮度的影響。此外，還將討論LED的封裝技術、散熱設計、驅動電路以及提高光提取效率的策略，例如使用內反射層、錶麵紋理化等。 激光二極管（LD）： LD的核心在於受激輻射。本書將深入講解LD的結構，包括增益介質、諧振腔、光學鏡麵等。闡述LD的閾值電流、微分量子效率、光譜特性（單模、多模）、以及綫寬等關鍵參數。我們將分析不同結構的LD，如外延生長激光器（DBR-LD, DFB-LD）、量子阱激光器（QW-LD）等，以及它們在通信、醫療、工業等領域的應用。 光電探測器（PD）： PD是實現光信號電信號轉換的關鍵。我們將詳細介紹PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）的工作原理，包括光吸收、載流子産生、收集過程。分析其響應度、噪聲等效功率（NEP）、帶寬、量子效率等性能指標。還將探討光電導探測器、光電倍增管（PMT）等不同類型的探測器及其適用場景。 太陽能電池（Solar Cell）： 太陽能電池是實現光能轉化為電能的重要裝置。我們將深入講解不同類型的太陽能電池，如單晶矽、多晶矽太陽能電池、薄膜太陽能電池（如CdTe, CIGS）、以及新興的有機太陽能電池（OPV）、鈣鈦礦太陽能電池。分析其光電轉換效率、開路電壓、短路電流、填充因子等核心參數，並探討如何通過結構優化、材料改進來提高其性能。 光調製器（Modulator）： 光調製器是光通信和光信息處理的核心組件。我們將介紹電光調製器（如LiNbO3調製器）、聲光調製器、以及電吸收調製器（EAM）等。深入分析其調製原理、消光比、插入損耗、驅動電壓等關鍵指標，並探討其在高速光通信係統中的作用。 光電耦閤器與光隔離器（Optocoupler & Optical Isolator）： 這類器件在電路隔離和信號傳輸中扮演重要角色。我們將介紹光電耦閤器的基本原理，即通過LED和光電探測器實現電信號的隔離傳輸。分析其隔離電壓、傳輸速率、電流傳輸比等參數。光隔離器則主要用於防止激光反嚮反射對光源造成損害，其原理和結構也將被詳細闡述。 集成光電器件與光子集成電路（PIC）： 隨著技術的發展，將多種光電器件集成到單個芯片上已成為趨勢。我們將介紹光子集成電路的基本概念，包括波導、分束器、調製器、探測器等在矽基、InP基平颱上的集成技術。分析其在光通信、數據中心、人工智能等領域的應用前景。 第三部分：光電器件的製造工藝與可靠性 先進的光電器件離不開精密的製造工藝和嚴格的可靠性保障。 外延生長技術： 對於III-V族半導體光電器件，外延生長是核心工藝。我們將介紹液相外延（LPE）、氣相外延（VPE）、金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）和分子束外延（MBE）等技術，並分析它們在控製材料組分、厚度、結晶質量、摻雜濃度等方麵的影響。 光刻與刻蝕技術： 微納加工是實現器件微型化的關鍵。我們將介紹光刻技術（如光刻膠、掩模版、曝光、顯影）及其不同類型，以及乾法刻蝕（如反應離子刻蝕RIE）和濕法刻蝕等技術在圖形轉移和器件結構形成中的應用。 金屬化與互連技術： 導電金屬的沉積和互連對器件的電學性能至關重要。我們將介紹濺射、蒸發等金屬沉積技術，以及閤金化、鍵閤等互連工藝。 器件錶徵與測試： 掌握光電器件的性能，需要依賴各種先進的錶徵與測試手段。我們將介紹電學參數測試（如I-V特性、C-V特性）、光學參數測試（如光譜、效率、功率）、以及可靠性測試（如老化試驗、環境試驗）等。 器件可靠性與失效分析： 提高器件的穩定性和壽命是實際應用中的關鍵。我們將討論光電器件常見的可靠性問題，如熱應力、電應力、濕度、光老化等，並介紹失效機理分析方法，如掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）等。 第四部分：光電器件的典型應用 本部分將展示光電器件如何滲透到我們生活的方方麵麵，推動科技進步和社會發展。 光通信： 高速光通信是現代信息社會的基礎。我們將重點介紹LD、PD、光調製器在光縴通信係統中的應用，包括長距離傳輸、數據中心互連、以及5G通信中的光模塊。 顯示技術： LED在顯示領域的應用已成為主流，包括手機屏幕、電視、室內外顯示屏等。我們將探討OLED（有機發光二極管）技術及其在柔性顯示、高畫質方麵的優勢。 照明技術： LED照明以其高效率、長壽命、環保等特點，正逐步取代傳統照明。我們將分析LED照明的原理、光學設計、色溫控製以及在傢庭、商業、工業照明中的應用。 生物醫學應用： 光電器件在醫療診斷、治療、成像等方麵發揮著越來越重要的作用。例如，激光器在手術、眼科治療中的應用，光電探測器在血氧儀、血糖儀中的應用，以及生物傳感器等。 工業與自動化： 傳感器、激光器、機器視覺等光電器件在工業自動化、智能製造、精密測量、遙感等領域有廣泛應用。 消費電子産品： 智能手機的攝像頭、觸摸屏、麵部識彆傳感器，以及各種消費電子産品中的LED指示燈、傳感器等，都離不開光電器件的支持。 新興領域： 介紹光電器件在新能源（如太陽能發電）、環境監測、量子計算、以及航空航天等前沿領域的潛在應用與發展趨勢。 本書旨在通過係統性的梳理和深入的講解，為相關領域的科研人員、工程師、學生提供一份詳實的技術參考，並激發讀者對光電器件技術及其未來發展的更深層次的思考。

評分☆☆☆☆☆

我是一名業餘的電子愛好者，平時喜歡搗鼓一些小玩意，但對於一些核心的電子元件總是知其然不知其所以然。這本書《光電器件技術與應用》正好填補瞭我的這一空白。我最感興趣的是其中關於LED和激光二極管的發光原理章節。作者並沒有停留於“通電就發光”的層麵，而是深入講解瞭半導體材料的帶隙、pn結的注入發光機製、以及不同材料（如GaAs、GaN）如何決定發光顔色和效率。書中的示意圖非常形象，讓我很容易就理解瞭電子-空穴復閤産生光子的過程。我還對書中介紹的激光二極管的閾值電流、光輸齣功率、光譜綫寬等參數有瞭更清晰的認識，這對於我未來在設計一些光學驅動電路時非常有幫助。此外，關於光電耦閤器和光電傳感器的章節也讓我受益匪淺，瞭解瞭如何利用光信號來實現隔離和檢測，這為我DIY一些自動化控製項目提供瞭很多思路。總的來說，這本書的講解方式既有理論深度，又不失趣味性，非常適閤像我這樣的入門者。

評分☆☆☆☆☆

我一直對光學成像和顯示技術很感興趣，所以當我在書架上看到這本《光電器件技術與應用》時，立刻被它吸引瞭。盡管我對器件本身的物理機製瞭解不深，但這本書卻以一種非常易於理解的方式，將復雜的概念娓娓道來。我特彆喜歡關於CMOS圖像傳感器的介紹，作者詳細解釋瞭光電二極管、像素結構、讀齣電路等關鍵組成部分，並且對比瞭CCD和CMOS的優劣。看到書中對不同像素隔離技術、填充因子優化等細節的深入剖析，我纔明白我們日常使用的手機攝像頭和數碼相機背後有著如此精妙的設計。此外，書中的LED顯示屏和OLED器件章節也讓我大開眼界。我從未想過，小小的LED發光二極管背後，竟然蘊含著如此豐富的光學和電學原理，從發光效率到色彩還原，再到功耗控製，每一個參數的優化都至關重要。這本書為我打開瞭認識現代顯示技術新世界的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本書的扉頁上印著“光電器件技術與應用”幾個大字，我當時就覺得這書名聽起來挺硬核的，但也充滿瞭對未知領域的探索欲。拿到書後，我最先翻閱的是關於半導體激光器的那幾章。雖然我並非半導體物理齣身，但作者的講解邏輯清晰，從PN結的形成講到能帶理論，再到不同結構激光器的激勵機製和光譜特性，可謂是層層遞進，抽絲剝繭。我尤其對分布式布拉格反射鏡（DBR）激光器和量子級聯激光器（QCL）的結構設計印象深刻，作者詳細闡述瞭如何通過調控材料組分和結構參數來獲得特定的波長和輸齣功率。書裏還配有大量的示意圖和實物照片，讓我這個門外漢也能大緻理解器件的物理原理和製造工藝。雖然我平時主要接觸的是更高層麵的應用，但通過這本書，我仿佛觸摸到瞭這些神奇的光電器件的“心髒”，對它們如何工作有瞭更深的認識，也為我後續的研發思路提供瞭不少啓發。

評分☆☆☆☆☆

我是一名初涉光通信領域的研究生，尋找一本能夠係統性梳理光電器件基礎知識的書籍是我的當務之急。翻閱《光電器件技術與應用》時，我被其內容的全麵性所摺服。從光電二極管（PIN管）和雪崩光電二極管（APD）的工作原理，到光電探測器的噪聲分析和靈敏度評估，再到光調製器的不同類型（如電吸收調製器EAM、馬赫-曾德爾調製器MZM）及其工作機製，本書都進行瞭詳盡的闡述。我尤其欣賞作者在講解光調製器時，對不同材料（如鈮酸鋰、III-V族半導體）的介電常數和電光效應的深入分析，這讓我理解瞭為何不同材料的調製器在性能上會有顯著差異。書中還提到瞭高速光通信係統中常用的器件，如分布式反饋（DFB）激光器和調頻連續波（FMCW）激光器，並對其性能指標進行瞭量化分析。盡管某些章節涉及的數學推導比較深入，但我相信對於想要深入理解光通信係統底層器件原理的研究者來說，這本書無疑是寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我買這本書純粹是抱著“漲知識”的心態，平時我對電子元件的瞭解僅限於“能用就行”的程度。但《光電器件技術與應用》的內容，特彆是關於太陽能電池的那部分，卻讓我對“能用就行”有瞭全新的認識。書中詳細介紹瞭不同類型的太陽能電池，比如晶矽電池、薄膜電池，甚至還有一些前沿的鈣鈦礦太陽能電池。我從未想過，一塊小小的太陽能闆，背後是如此復雜的材料科學和光電轉換原理。作者對光吸收、載流子産生與復閤、電極設計等細節的描述，讓我對如何提高太陽能電池的效率有瞭直觀的理解。我驚訝地發現，原來微小的結構變化和材料配比，就能對能量轉換的效率産生如此巨大的影響。這本書讓我明白，即使是看似簡單的應用，背後也蘊含著深厚的技術積澱和精密的工程設計，也讓我開始思考，如何將這些原理應用到更廣泛的能源收集領域。