第一篇绪论光电器件.pptVIP

光电器件及应用 吉林大学 通信工程学院 厉 茜 2011年9月 考核方式 平时表现：20％ 作业、出勤、课堂提问 期末考核：80％ 大作业或考试  参考书目 雷玉堂、王庆有,《光电检测技术》,中国计量出版社,1997 江文杰、曾学文、施建华，《光电技术》，科学出版社，2009 王庆有,《光电技术》 ,电子工业出版社 ,2005 宋丰华,《现代光电器件技术及应用》,国防工业出版社 ,2004 姚建铨、于意仲,《光电子技术》,高等教育出版社,2006 向世明,倪国强,《光电子成像器件原理》,国防工业出版社,1999 第一章 绪论 一、光电子技术 包括光学、电子学、精密机械、计算机科学知识高度集 中的一门新学科----光学精密机械电子学，即光电技术。 二、光电器件的分类 根据转换信号的不同可以把光电器件分为两大类： ⑴光---电器件：把光信息转变成电信息的光电器件； ⑵电---光器件：把电信息转变成光信息的光电器件； 根据光电器件的用途将其大致分为： ⑴作为信息载体的光源； ⑵光电探测器件； ⑶光电控制器件； ⑷光通信器件； ⑸光电子成像器件； 三、光电器件的物理基础 物理基础---固体的光电效应 固体中决定其电学性质的电子系统直接吸收入射光能，使固体的电学性质发生改变的现象。 例如，光电子发射效应、光生伏特效应等等。 ★直接---因为光体中也有一些过程不是电子系统直接吸收光能，而是间接地把光信息转变成电信息。即物体吸收光能，直接效果是物体的温度上升，温度的上升在引起物体电子系统运动变化，即引起物体电学性质的改变。 四、光电器件的主要应用 当前光电器件已经渗透到许多科学领域。例如，光电信息技术、光电探测技术、光电成像技术、光存储技术、生物医学光学、光电对抗技术等等。 1.21世纪的照明技术 超亮度短波长发光二极管 全色显示发光半导体 白色半导体 半导体灯的优缺点： 优点---寿命长、节能、可靠性好、安全性高 缺点---价格较高，应用受限制 随着制造工艺的提升、生产规模的扩大，半导体灯的成本将大幅降低到可接受的水平 2.生物医学上的应用 由现代光电器件构成的现代光电系统已被应用到生物医学的检测、辅助诊断、病理分析等方面。例如， 生物光电分析芯片 光检测器 电阻加热器 温度传感器 胶囊型内窥镜 3.光电成像 光电成像——将来自景物一定波段电磁辐射的时--空分布信息，经中间介质的衰减，借助于光学系统成像于相应的探测或成像器件的光敏面上，再经过光电转换、增强、处理和显示，提供给自动控制执行机构所需的时域电信号或空域光图像。我们这里所说的光电成像主要指的是空域可见光图像。 成像过程可以概括为：景物、介质、光学系统、光电图像传感器、放大器、显示器和末端执行机构。  光电图像传感器 光电图像传感器是将光学图像转换成一维时序信号的光电器件。它包括 真空管图像传感器 电子束摄像管 像增管 变相管 半导体集成图像传感器 CCD--Charge Coupled Device CMOS—Complementary Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 扫描型图像传感器 CCD和CMOS进行比较 CMOS的缺点 图像噪声较大、像敏单元尺寸小、填充率低、响应速度慢 CMOS的改进 出现了“主动像敏单元”结构。它不仅有光敏元件和像敏单元寻址开关，而且还有信号放大和处理电路，提高了CMOS的光电灵敏度，减小了噪声，扩大了动态范围，使它的一些性能参数与CCD相近。 光电图像显示器 图像显示器是各类光电子成像系统的末端图像再现器件，它能把人们不能直接感觉到的景物的信息内容，以可见光图像的形式提供给人眼进行判断和分析。 ⑴机理---图像显示是基于各类电子能级跃迁发光的机理。 根据发光过程中激励电