利用电-光子转换效应制成的各种功能器件。光电子器件的设计原理是依据外场对导波光传播方式的改变，它也有别于早期人们袭用的光电器件。

中国光电子器件制造行业实现了较快发展。在光通信、光显示等应用领域需求不断扩大的刺激下，产品产量有所突破，2010年中国光电子器件产量突破1100亿只。同时，行业整体技术水平得到进一步提升，与国际上发达国家的差距正在逐渐缩小;此外，行业也逐渐涌现出一批具有较强竞争力的领先企业，如武汉光讯、华工科技、京东方等。

在举得可喜成绩的同时，也应当看到中国光电子器件制造行业仍与先进国家存在一定差距，国内部分厂商仍未摆脱依靠低成本竞争、或成为没有核心技术和自主品牌的OEM工厂的局面，国内稍有规模或技术优势的企业，都面临着被跨国公司兼并的危机。

尤其是跨入21世纪以来，跨国公司在华投资建厂或兼并收购等活动更加频繁，如Neophotonis公司兼并收购深圳飞通公司、MRV Communications公司兼并收购飞博创公司等。同时，跨国公司的不断进入，加剧了行业的竞争激烈程度。

未来，随着通信技术升级，全球分工与制造中心不断向中国转移，以及国家政策的大力扶持，行业整体技术创新能力将得到进一步增强，产业结构将不断调整，有助于中国光电子器件制造行业的健康、持续发展。

光电子器件应用范围十分广阔，如家用摄像机、手机相机、夜视眼镜、微光摄像机、光电瞄具、红外探测、红外制导、红外遥感、指纹探测、导弹探测、医学检测和透视等等，从军用产品扩展到民用产品，其使用范围难以胜数，是一个巨大的产业。

光电子器件是光电子技术的关键和核心部件，是现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域，是信息技术的重要组成部分。光电子器件发展十分迅猛，不断采用新技术、利用新材料、研究新原理、开发新产品，各种新型器件不断涌现、器件性能不断提高。从可见光探测向微光、红外、紫外、X射线探测的器件，其探测范围从γ射线至远红外甚至到亚毫米波段的广阔的光谱区域，其探测元从点探测到多点探测至两维成像器件，像元数越来越多，分辨本领越来越大。通过微光学机械电子技术的集成工艺，光电子器件的体积越来越小，集成度越来越高，各种新型固体成像器件不断被开发成功，在很多方面代替了传统的真空光电器件。随着光信息技术的需求，探测器频率响应不断被提高。

《光电子器件（第2版）》从光电转换机理入手，详细地分析光电探测器和成像器件的理论、原理、结构、特性、应用，系统地阐述了光电探测和成像器件的基本体系。学习了该课程将较大地提高读者的理论和基础知识，能使读者系统全面地掌握光电探测与成像技术的精髓，提高专业水平和能力，更好地适应现代科技的发展以及社会对专业人才的需求。

该书稿在南京理工大学使用了十多年，且经过二十年的课程建设，多次修改得以正式出版。与第1版相比，第2版增加了一些理论基础知识，这对于完善其体系是十分必要的。该课程的信息量十分巨大，题材广泛，技术性强，涉及到大量的基础知识和理论。虽然作者经过二十年的课程教授和内容补充，然而作者水平有限和精力限制，尚有许多器件和相关知识没有被涉及到，还需要深化和完善。虽然经师生的长期应用和订正，书中尚存在错误以及不足，恳请读者给予指正，提出意见以供改进。

《光电子器件（第2版）》着重讲授光电子探测与成像器件的基础理论和基本知识。主要内容有:半导体光电 探测器、光电倍增管、微光像增强器、真空摄像管、CCD 和CMOS 成像器件、致冷和非致冷红外 成像器件、紫外成像器件、X 射线成像器件。

《光电子器件（第2版）》适合电子科学与技术、光电子技术、物理电子学等专业本科生作为教材使用,也可供 相近专业的研究生阅读,同时可供从事光电子器件研究和从事光电子技术的技术人员参考。

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*姿 18

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

2.1.1PN 结 25

2.1.2PN 结电压电流公式 27

2.1.3PN 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

2.3.1PN 结型光电二极管 42

2.3.2PIN 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

3.2.2NEA 光电阴极中的电子传输过程 62

3.2.3NEA 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

6.1.1MOS 结构特征 137

6.1.2CCD 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

6.3CCD 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

6.5.2Bayer 滤光片结构 166

6.6CMOS 型成像器件的像素构造 167

6.6.1PN 结光电二极管方式 167

6.6.2MOS 光电门方式 169

6.6.3掩埋型光电二极管方式 170

6.7CMOS 成像器件的彩色像素 172

6.8CMOS 与CCD 图像器件的比较 174

第7 章致冷型红外成像器件 180

7.1SPRITE 红外探测器 180

7.1.1碲镉汞的性质 180

7.1.2SPRITE 探测器的工作原理与结构 181

7.1.3SPRITE 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IRFPA 191

7.2.7单片式阵列之异质结探测元IRFPA 195

7.2.8单片式阵列之MIS 像元IRFPA 195

7.2.9准单片式阵列结构 196

7.3IRFPA 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

7.3.4IRFPA 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

7.4.3PN 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

8.4.4V—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

8.6.5Johnson 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MTF 254

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

10.4GaN 的性质 268

10.5GaN 和GaAlN 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

10.7.1PIN 结构紫外探测器 275

10.7.2金属/ (Al)GaN 肖特基势垒结构 277

10.7.3ITO/ 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

11.1X 射线的特性 281

11.1.1X 射线的产生 281

11.1.2X 射线透过和吸收特性 282

11.1.3X 射线量的表征 283

11.2X 射线探测与成像器件的分类 284

11.2.1X 射线成像器件的分类 284

11.2.2X 射线计算机断层扫描技术 287

11.3X 射线成像器件系统的性能指标 287

11.4CsI/ 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

11.6X 射线像增强器 294

11.6.1X 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

11.7X 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

11.8.4X 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

书 名: 光电子器件

作　者：汪贵华

出版社： 国防工业出版社

出版时间： 2009年01月

ISBN: 9787118060355

开本： 16开

定价: 32.00 元

《光电子器件》着重讲授光电子探测与成像器件的基础理论和基本知识。主要内容有：半导体光电探测器、光电倍增管、微光像增强器、真空摄像管、CCD和CMOS成像器件、致冷和非致冷红外成像器件、紫外成像器件、X射线成像器件。

《光电子器件》适合电子科学与技术、光电子技术、物理电子学等专业本科生作为教材使用，也可供相近专业的研究生阅读，同时可供从事光电子器件研究和从事光电子技术的技术人员参考。

第1章 光电导探测器

第2章 结型光电探测器

第3章 光电阴极与光电倍增管

第4章 微光像增强器

第5章 摄像管

第6章 CCD和COMS成像器件

第7章 致冷型红外成像器件

第8章 微测辐射热计红外成像器件

第9章 热释电探测器和成像器件

第10章 紫外探测与成像器件

第11章 X射线探测与成像器件

参考文献

……