Твердотельная фотоэлектроника, Физические основы, Филачёв А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А., 2005

Твердотельная фотоэлектроника, Физические основы, Филачёв А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А., 2005.

   Книга написана на основе лекций, прочитанных студентам старших курсов Московского государственного физико-технического института и Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики, а также слушателям курсов по повышению квалификации при Московском государственном техническом университете им. Н. Э. Баумана. Она представляет собой учебник по физическим основам твердотельной фотоэлектроники, стремительно развивающегося направления современных физики и техники. Упор в книге делается на формирование у читателя фундаментальных физических знаний, необходимых для успешной самостоятельной работы.
Рассмотрены волновые и корпускулярные свойства оптического излучения, его естественные и технические источники, прохождение излучения через атмосферу,оптические элементы и системы. Описана энергетическая структура,оптические и электрофизические свойства полупроводников — основных материалов при создании изделий твердотельной фотоэлектроники.
В связи с широким распространением микроэлектронных фотоприемных устройств и матричных формирователей сигналов изображения значительное внимание уделяется прохождению регулярных и случайных сигналов через электронные цепи, а также оптимальной фильтрации сигнала из его смеси с шумами.
Для студентов, обучающихся по направлениям «Техническая физика», «Информатика и вычислительная техника», «Приборостроение», «Оптотехника», «Электроника и микроэлектроника». Книга будет полезна также аспирантам, инженерам и научным работникам, специализирующимся в области разработки и применения изделий фотоэлектроники и оптико-электронных систем.




Что такое твердотельная фотоэлектроника?
Квантовая электроника, фотоэлектроника, оптоэлектроника, фотоника, интегральная оптика. Эти термины стали широко использоваться в научно-технической литературе в последние десятилетия двадцатого века. Успехи физики и электроники в исследовании процессов взаимодействия оптического излучения с веществом, в создании и совершенствовании одно- и многокомпонентных полупроводников, полупроводниковых структур, в том числе гетеропереходов и квантоворазмерных структур, стремительное развитие высоких полупроводниковых интегральных технологий предопределили возможность создания новых совершенных генераторов, усилителей, преобразователей и приемников оптического излучения. На их основе было создано принципиально новое поколение оптико-электронных систем. Эти исследования и разработки сыграли столь значительную роль в развитии техники, что они выделились в самостоятельные дисциплины. Перечисленные выше термины и есть названия этих дисциплин. Нет стандартизованных либо общепринятых определений для всех названных терминов, устанавливающих строгие границы между ними. Напротив, области «притязания» всех этих дисциплин пересекаются. Квантовая электроника охватывает все генераторы, усилители и приемники оптического излучения — как твердотельные, так и газовые и жидкостные (лазеры) и даже вакуумные (приемники с внешним фотоэффектом), а также системы на их основе. В оптоэлектронике рассматриваются системы, использующие пары «излучатель-приемник» оптического излучения, включая волоконно-оптические линии передачи информации, и в качестве возможного компонента таких систем в этой дисциплине рассматриваются оптические волокна, проводится анализ распространения излучения по такому волокну. Спецификой интегральной оптики является выполнение операций по обработке информации в оптической форме в кристалле, в который также интегрированы излучатель (электрический вход системы) и фотоприемник (электрический выход системы).

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
Глава 1 Введение в твердотельную фотоэлектронику.
1.1. Что такое твердотельная фотоэлектроника?.
1.2. Невооруженный глаз.
1.3. Презентация фоточувствительных приборов.
1.3.1. Квантовые фотоприемники (13). 1.3.2. Тепловые твердотельные приемники излучения (28). 1.3.3. Электровакуумные фоточувствительные приборы (30). 1.3.4. Фотоэлектроника и микроэлектроника (34).
1.4. Страницы истории.
1.5. Место и значение фотоэлектроники в современной жизни.
1.5.1. Фотокинотехника (59). 1.5.2. Техническое зрение: системы дневного, ночного и теплового видения (61). 1.5.3. Дистанционное зондирование Земли (62). 1.5.4. Лазерные системы (64). 1.5.5. Оптические линии передачи информации (64). 1.5.6. Компьютеры (67). 1.5.7. Двойное назначение фотоэлектроники (69). 1.5.8. Фотоэлектроника на гражданской службе (69). 1.5.9. Фотоэлектроника на военной службе (73).
1.6. Резюме.
Глава 2 Оптическое излучение.
2.1. О квантовой физике.
2.1.1. Предпосылки и представления квантовой физики (84). 2.1.2. Уравнение Шредингера (86). 2.1.3. Дипольные моменты и квантовые переходы (90).
2.2. Волновые и корпускулярные свойства оптического излучения.
2.3. Излучение абсолютно черного тела.
2.3.1. Плотность равновесного теплового излучения (98). 2.3.2. Флуктуации излучения от абсолютно черного тела (103).
2.4. Естественные источники оптического излучения.
2.5. Технические источники оптического излучения.
2.5.1. Лампы накаливания (113). 2.5.2. Газоразрядные лампы (114). 2.5.3. Лазеры (117). 2.5.4. Светодиоды (128). 2.5.5. Объекты тепловизионного наблюдения (130).
2.6. Распространение излучения в различных средах.
2.6.1. Комплексный показатель преломления (132). 2.6.2. Отражение и преломление излучения на границе двух сред (134). 2.6.3. Дисперсионные соотношения (139). 2.6.4. Фазовая и групповая скорости (141). 2.6.5. Двойное лучепреломление (142). 2.6.6. Рассеяние излучения (143).
2.7. Пропускание атмосферы.
2.8. Волоконно-оптические линии связи.
2.9. Оптические системы.
2.9.1. Фокусирующие свойства (156). 2.9.2. Собирание потока излучения оптической системой (159). 2.9.3. Дифракционный предел разрешения (161). 2.9.4. Аберрации (162). 2.9.5. Сканирующие и смотрящие оптические системы (164). 2.9.6. Конденсоры (166).
Глава 3 Полупроводники.
3.1. Кристаллическая структура полупроводников и ее дефекты.
3.2. Движение электрона при наличии потенциальных барьеров и в периодическом потенциальном поле.
3.2.1. Движение электрона в области потенциальной ступеньки (174). 3.2.2. Прохождение электрона через прямоугольный потенциальный барьер (176). 3.2.3. Электрон в прямоугольной потенциальной яме (178). 3.2.4. Гармонический осциллятор (183). 3.2.5. Система взаимодействующих квантовых ям (185). 3.2.6. Движение электрона в периодическом поле (186).
3.3. Электроны и дырки в полупроводниках. Электропроводность.
3.4. Энергетическая структура полупроводников. Примеси.
3.5. Тепловые колебания решетки. Фононы.
3.6. Статистика электронов и дырок в полупроводниках.
3.7. Полупроводниковые твердые растворы.
3.8. Основные уравнения для анализа полупроводниковых фоточувствительных элементов.
3.9. Механизмы рекомбинации.
3.10. Оптические свойства полупроводников.
3.10.1. Край фундаментального поглощения (221). 3.10.2. Межзонные переходы (227). 3.10.3. Примесное поглощение (231). 3.10.4. Поглощение на кристаллической решетке (233). 3.10.5. Эффект Бурштейна-Мосса (235). 3.10.6. Поглощение на свободных носителях тока (237).
3.11. Квантоворазмерные структуры.241
3.11.1. Квантовые ямы (242). 3.11.2. Сверхрешетки (245). 3.11.3. Типы квантоворазмерных структур (247). 3.11.4. Квантовые нити и точки (250). 3.11.5. Оптические свойства квантоворазмерных структур (251).
Глава 4 Сигналы и линейные системы их обработки.
4.1. Разложение регулярных сигналов.
4.1.1. Разложение периодического колебания в ряд Фурье (259). 4.1.2. Спектральное разложение импульсных сигналов (262). 4.1.3. Некоторые свойства преобразования Фурье (264). 4.1.4. Спектральная плотность энергии колебаний (267).
4.2. Испытательные импульсы: дельта-функция и единичный скачок.
4.3. Спектры различных колебаний.
4.4. Корреляционный анализ регулярных процессов.
4.5. Линейные четырехполюсники с постоянными параметрами.
4.5.1. Импульсная характеристика четырехполюсника (283). 4.5.2. Переходная характеристика четырехполюсника (285). 4.5.3. Коэффициент передачи четырехполюсника (287). 4.5.4. Интегрирование и дифференцирование сигналов (290). 4.5.5. Условия неискаженной передачи сигнала (293). 4.5.6. Прохождение ступенчатой функции и видеоимпульса через идеальный фильтр нижних частот (294).
4.6. Оптические сигналы и системы.
4.6.1. Спектральный анализ двумерных функций (296). 4.6.2. Преобразование оптических сигналов в линейной пространственно-инвариантной оптической системе (301).
Глава 5 Шумы и фильтрация сигналов.
5.1. Сведения о случайных колебаниях.
5.1.1. Закон распределения и параметры случайных функций (307). 5.1.2. Спектральная плотность мощности (энергетический спектр) случайного процесса (314). 5.1.3. Соотношение между энергетическим спектром и автокорреляционной функцией случайного процесса (316).
5.2. Примеры случайных процессов.
5.2.1. Биномиальный процесс (320). 5.2.2. Пуассоновский процесс. Дробовой шум (322). 5.2.3. Нормальный и гауссов законы распределения. Центральная предельная теорема (324).
5.3. Ансамбли классических и квантовых частиц.
5.4. Виды шумов.
5.5. Линейные четырехполюсники при воздействии случайных колебаний.
5.5.1. Энергетический спектр и дисперсия (средняя мощность) случайного колебания на выходе четырехполюсника (348). 5.5.2. Автокорреляционная функция случайного колебания на выходе четырехполюсника (350). 5.5.3. Дифференцирование и интегрирование случайного процесса (351). 5.5.4. О законах распределения случайного колебания на выходе линейного четырехполюсника (354).
5.6. Принятие решения о наличии или отсутствии сигнала.
5.7. Согласованная фильтрация сигнала на фоне помех.
5.7.1. Согласованная фильтрация импульсного сигнала при белом шуме (360). 5.7.2. Согласованный фильтр для прямоугольного видеоимпульса (365). 5.7.3. Согласованная фильтрация сигнала при небелом шуме (367).
5.8. Минимально обнаруживаемые оптические сигналы.
5.8.1. Ограничение флуктуациями сигнала (368). 5.8.2. Ограничение флуктуациями фонового излучения (371).
Заключение.
Список литературы.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Твердотельная фотоэлектроника, Физические основы, Филачёв А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А., 2005 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по электронике :: электроника :: электротехника :: Филачёв :: Таубкин :: Тришенков :: фотоэлектроника :: оптотехника