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杨贵恒 ...（等）著 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512337077

商品编码：29729904249

包装：平装

出版时间：2013-03-01

基本信息

书名:现关电源技术及其应用

定价：48.00元

售价：32.6元,便宜15.4元,折扣67

作者:杨贵恒 ... 著

出版社：中国电力出版社

出版日期：2013-03-01

ISBN：9787512337077

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.558kg

编辑推荐

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《现关电源技术及其应用》共分9章，章对开关电源的基本概念、新技术及其发展趋势作了简要综述；第2章和第3章分别介绍了开关电源常用的功率半导体器件及其驱动电路以及直流变换器与常用PWM控制器；第4章至第7章详细阐述了现关电源技术及其典型应用；第8章和第9章结合全国各通信局(站)广泛使用的两种通信用高频开关电源系统实例(中兴ZXDU68S601/T601开关电源系统和中达MCS1800B开关电源系统)，详细介绍了其系统组成与工作原理、操作使用与参数设定以及维护管理等方面的内容，对各通信局(站)通信电源使用、维修与管理人员具有直接性的指导作用。本书由杨贵恒主编。

内容提要

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　　《现关电源技术及其应用》首先对开关电源的基本概念、新技术及其发展趋势作了简要综述；其次介绍了开关电源常用的功率半导体器件(电力二极管、MOSFET和IGBT等)及其驱动电路以及直流变换器与常用PWM控制器；然后详细阐述了现关电源技术(有源功率因数校正技术、软开关 技术、同步整流技术、并联均流技术)及其典型应用；后结合全国各通信局(站)广泛使用的两种通信用高频开关电源系统实例(中兴ZXDU68S601/T601开关电源系统和中达MCS1800B开关电源系统)，详细介绍了其系统组成与工作原理、操作使用与参数设定以及维护管理等方面的内容，对各通信局(站)通信电源使用、维修与管理人员具有直接性的指导作用。

《现关电源技术及其应用》内容丰富、语言通俗，具有较强的实用性与可操作性，可供从事开关电源设计、生产、调试、使用与维修的工 程技术人员阅读，也可供高等院校电气工程、电力工程及其自动化、电力电子与电力传动、发供电技术和通信电源等相关专业的师生参考。本书由 杨贵恒主编。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《光电探测器：原理、设计与集成》 一、 引言 在当今高度信息化的时代，光电探测器作为信息获取和转化的关键器件，其重要性日益凸显。从基础科学研究到尖端工业应用，从日常消费电子到国防安全领域，光电探测器无处不在，默默地支撑着我们对世界的感知和理解。本书旨在深入探讨光电探测器的基本原理、设计方法以及在各种复杂系统中的集成应用，为读者提供一个全面而系统的知识框架。我们将从半导体物理的基础出发，逐步深入到各种主流光电探测器的物理机制、性能指标、制造工艺，并重点介绍其在通信、成像、传感、测量等领域的前沿应用，以及未来发展趋势。 二、 光电探测器的基本原理 光电探测器的工作核心在于将光信号转换为电信号。这一过程的实现依赖于光与物质的相互作用，特别是光生载流子的产生和收集。 1. 光吸收与光生载流子产生： 光子与电子相互作用： 当光子能量大于或等于半导体材料的带隙能时，半导体材料中的价带电子可以吸收光子的能量，跃迁到导带，形成自由电子。同时，在价带中留下一个空位，即空穴。这样，一个光子作用就产生一个电子-空穴对。 吸收系数： 材料对光的吸收能力由其吸收系数决定，吸收系数越大，材料在特定波长范围内吸收光子的效率越高。不同半导体材料对不同波长的光具有不同的吸收特性。 量子效率： 量子效率是衡量光电探测器将接收到的光子转化为电子-空穴对能力的指标，通常定义为产生的电子-空穴对数与入射光子数的比值。内部量子效率关注的是被吸收光子产生的载流子，而外部量子效率则考虑了所有入射光子。 2. 载流子的漂移与扩散： 内建电场： 在PN结或PIN结等结构中，由于掺杂不均匀性，会形成一个内建电场。当光生载流子在P区和N区产生时，它们会被这个内建电场驱动向相反的方向运动，即电子向N区漂移，空穴向P区漂移。 扩散： 除了漂移，载流子在浓度梯度方向上也会发生扩散运动。在探测器的某些区域，如本征区，载流子的主要运动方式可能是扩散。 3. 载流子收集与电信号输出： PN结/PIN结的耗尽区： 在PN结或PIN结的耗尽区，电场强度较高，载流子可以被快速收集。当载流子穿过电极时，就形成了可测量的电信号（电流或电压）。 集电极： 探测器上的集电极负责收集这些载流子，并将其导向外部电路。 信号放大与处理： 探测器产生的原始电信号通常很微弱，需要通过后续的电子电路进行放大和处理，才能得到有用的信息。 三、 主流光电探测器类型与特性 根据其工作原理、材料特性和结构设计，光电探测器可分为多种类型，每种类型在特定应用场景下各有优势。 1. 光电二极管 (Photodiode, PD): PN结光电二极管： 由P型和N型半导体材料直接结合而成。在反向偏压下工作，漏电流小，响应速度快。适用于光通信、光传感等领域。 PIN光电二极管： 在P型和N型半导体之间插入一层本征（高电阻）半导体层。本征层的存在增大了耗尽区宽度，提高了载流子收集效率，降低了结电容，从而提高了响应速度和量子效率。是目前应用最广泛的光电探测器之一，尤其适用于高速光通信。 雪崩光电二极管 (Avalanche Photodiode, APD): 利用载流子的碰撞电离效应实现内部增益。当载流子在高电场下运动时，会获得足够的能量，与其他载流子碰撞，产生更多的电子-空穴对，从而实现信号的放大。响应速度快，灵敏度高，适用于弱光探测和长距离通信。 2. 光电倍增管 (Photomultiplier Tube, PMT): 工作原理： PMT是一种真空管器件，由光阴极、聚焦电极、倍增极（Dynode）和阳极组成。光子照射到光阴极上，激发光电子。光电子被加速后撞击第一倍增极，产生二次电子。这些二次电子再被加速撞击后续的倍增极，逐级放大，最终在阳极产生强烈的电信号。 特点： 具有极高的灵敏度和极快的响应速度，能够探测到极微弱的光信号。但体积较大，对工作环境要求高（需要高真空和高压电源），且对磁场敏感。 应用： 科学测量、天文学、核物理、生物医学成像等。 3. 光电导探测器 (Photoconductive Detector): 工作原理： 在外加电场作用下，当光照射到半导体材料上时，产生光生载流子，导致材料的电导率增加，从而改变了通过材料的电流。 材料： 常用的有硫化镉 (CdS)、硫化铅 (PbS)、硒化锌 (ZnSe) 等。 特点： 结构简单，成本较低，但响应速度相对较慢，且对温度敏感。 应用： 光控开关、光传感器、光度计等。 4. 焦平面阵列探测器 (Focal Plane Array, FPA): 概念： FPA是将大量的单个光电探测器单元集成到一个二维（或一维）阵列中，形成一个能够同时探测图像空间信息的光电转换器件。 类型： 量子阱红外光电探测器 (Quantum Well Infrared Photodetector, QWIP): 利用量子阱的能级跃迁来探测红外光。 II类超晶格红外光电探测器 (Type-II Superlattice Infrared Photodetector, T2SL): 利用II类超晶格材料的带隙工程实现红外探测。 碲镉汞 (HgCdTe, MCT) 探测器： 一种成熟的红外探测材料，可调谐探测波段。 硅 (Si) 和锗 (Ge) 探测器： 主要用于可见光和近红外波段，与CMOS或CCD成像技术结合。 应用： 热成像、夜视、遥感、医学诊断、安防监控等。 四、 光电探测器的关键性能指标 评估光电探测器的性能需要考虑多个关键指标，这些指标直接决定了探测器在特定应用中的适用性。 1. 灵敏度 (Sensitivity): 定义： 衡量探测器探测微弱光信号的能力。通常用探测度 (D) 来表示，单位为 Jones (cm·Hz^1/2/W)，数值越大，灵敏度越高。 影响因素： 噪声、响应率、探测面积等。 2. 响应速度 (Response Speed) / 带宽 (Bandwidth): 定义： 探测器响应光信号变化的能力。通常用响应时间（上升时间、下降时间）或带宽来衡量。 影响因素： 载流子传输时间、结电容、电路的RC常数等。 应用： 高速光通信、脉冲激光探测等需要快速响应的应用。 3. 量子效率 (Quantum Efficiency, QE): 定义： 探测器将入射光子转化为电子-空穴对的效率。 影响因素： 材料的光吸收特性、载流子复合率、表面反射等。 应用： 决定了探测器对光的利用效率。 4. 噪声 (Noise): 定义： 探测器输出信号中与光信号无关的随机波动。噪声是限制探测器灵敏度的主要因素。 主要噪声源： 散粒噪声 (Shot Noise): 由光生载流子和暗电流的统计涨落引起。 热噪声 (Thermal Noise) / 约翰逊噪声 (Johnson Noise): 由电路中的电阻引起。 暗电流噪声 (Dark Current Noise): 在无光照时，探测器内部产生的电流及其涨落。 1/f 噪声 (Flicker Noise): 在低频段出现，与材料和器件的缺陷有关。 信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR): 信号功率与噪声功率之比，决定了探测器能否区分信号和噪声。 5. 动态范围 (Dynamic Range, DR): 定义： 探测器能够同时精确测量到的最小和最大光信号强度范围。 影响因素： 饱和效应、最小可检测信号（由噪声决定）等。 应用： 需要在极宽的光强范围内工作的场合，如图像采集。 6. 光谱响应范围 (Spectral Response Range): 定义： 探测器能够响应的光波长范围。 影响因素： 材料的带隙能、器件结构、量子限制效应等。 应用： 选择适合特定波长应用（如红外、可见光、紫外）的探测器。 五、 光电探测器的设计与制造 高性能光电探测器的设计与制造是一个复杂而精密的工程，涉及材料选择、器件结构优化、工艺控制等多个环节。 1. 材料选择： 半导体材料： 硅 (Si)、锗 (Ge)、砷化镓 (GaAs)、磷化铟 (InP)、氮化镓 (GaN)、碲镉汞 (HgCdTe)、量子阱材料等，根据目标探测波段、性能要求和成本进行选择。 衬底材料： 决定了外延生长和器件集成。 2. 器件结构设计： PN结/PIN结/APD结构： 优化掺杂浓度、结深、本征层厚度等参数，以提高载流子收集效率和响应速度。 表面钝化： 减少表面缺陷导致的载流子复合和漏电流。 抗反射涂层： 减少入射光的表面反射，提高光吸收率。 光陷阱结构： 设计波导或光栅结构，增加光在探测器内部的传输路径，提高吸收效率。 3. 制造工艺： 外延生长： MOCVD、MBE等技术用于制备高质量的半导体薄膜。 光刻与蚀刻： 图案化器件结构。 掺杂： 离子注入或扩散技术。 金属化： 制备欧姆接触和电极。 封装： 保护器件，提供电气连接，并考虑热管理和光学接口。 六、 光电探测器的应用领域 光电探测器是众多现代技术的核心组成部分，其应用范围极其广泛。 1. 光通信： 光纤通信： PIN光电二极管和APD是光接收模块的关键器件，用于将光信号转换为电信号，实现信息传输。 自由空间光通信： 用于地面、卫星通信等。 2. 成像与显示： 数码相机与手机摄像头： CMOS和CCD图像传感器（本质上是光电探测器阵列）捕捉光线形成图像。 医学成像： X射线探测器、CT扫描仪、内窥镜等。 红外热成像： 用于夜视、安防、工业检测、无损探伤等。 高光谱成像： 用于遥感、食品安全、环境监测等。 3. 传感与测量： 条形码扫描器： 将条形码的黑白信息转换为电信号。 距离传感器 (LiDAR)： 利用激光和光电探测器测量距离。 气体传感器： 利用特定气体对光的吸收特性进行检测。 光功率计： 精确测量光强度。 生物传感器： 检测生物分子或生理信号。 火焰探测器： 检测火焰产生的特定波长光。 4. 工业自动化与控制： 接近传感器： 检测物体是否存在。 光电开关： 用于计数、定位、分拣等。 机器视觉： 为自动化生产线提供视觉感知能力。 5. 科学研究： 天文学： 望远镜中的探测器用于接收来自宇宙的光信号。 粒子物理： 用于探测高能粒子的产生。 光谱分析： 用于分析物质的光谱特性。 七、 未来发展趋势 随着科技的不断进步，光电探测器正朝着更高性能、更低功耗、更集成化、智能化和多功能化的方向发展。 1. 新材料与新结构： 量子点/量子线探测器： 利用量子尺寸效应实现宽光谱响应或可调谐响应。 钙钛矿光电探测器： 具有高灵敏度和可调带隙的潜力，有望在可见光和红外探测领域取得突破。 有机光电探测器： 柔性、可穿戴、低成本的特点，适用于特殊应用。 超材料/超表面探测器： 利用亚波长结构实现新颖的光学特性和增强的探测性能。 2. 集成化与微型化： 片上系统 (SoC) 集成： 将探测器与信号处理电路、控制电路集成在同一芯片上，提高系统效率和减小尺寸。 微型化与阵列化： 发展更高分辨率、更小像素尺寸的探测器阵列，如MEMS光电探测器。 3. 高性能化： 更高灵敏度： 降低噪声，提高量子效率，实现超弱光探测。 更宽光谱响应： 覆盖从紫外到远红外的宽广范围。 更高响应速度： 满足未来高速通信和精密测量的需求。 更高空间分辨率： 提高成像系统的细节捕捉能力。 4. 智能化与多功能化： 集成AI算法： 在探测器端进行初步的图像识别、目标检测等智能处理。 多光谱/超光谱探测： 同时获取多个波段或连续波段的光谱信息，提供更丰富的环境和物质信息。 多模态探测： 集成不同类型的探测机制（如光、热、电），实现多功能集成。 5. 低功耗与能量收集： 开发低功耗设计： 满足便携式设备和物联网应用的需求。 能量收集集成： 将光电探测器与能量收集技术相结合，实现自供电传感器。 八、 结论 《光电探测器：原理、设计与集成》一书，将带领读者深入探索光电转换的奥秘，理解从光子到电子的转化过程，熟悉不同类型光电探测器的核心原理、关键性能以及在各行各业的广泛应用。本书不仅为研究人员和工程师提供了坚实的理论基础和实践指导，也为对前沿科技感兴趣的读者打开了一扇通往光电世界的大门。随着技术的飞速发展，光电探测器将继续扮演着至关重要的角色，驱动着信息时代向更深、更广的领域迈进。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在我看来，绝不仅仅在于技术知识的传递。它更像是一部关于XXX领域思想演变的史诗。作者在叙述技术革新时，总是能将宏观的行业趋势与微观的个体创新紧密结合起来，让人能更全面地理解这个行业是如何一步步走到今天的。我特别欣赏作者在探讨XXX局限性时的那种批判性思维，他从不盲目推崇新技术，而是客观地分析其优缺点，这在很多技术书籍中是难能可贵的品质。阅读过程中，我常常被作者的独到见解所震撼，比如他对XXX未来发展方向的预测，虽然大胆，但逻辑严密，令人信服。这本书的阅读体验是渐进式的，一开始可能需要集中精力去吸收信息，但一旦进入状态，就会发现自己对整个XXX领域的认知都在被重塑。强烈建议那些想要在这个领域深耕下去的读者，将此书列为必读书单。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的编写风格简直是一股清流。它完全跳脱了传统技术书籍那种刻板、说教的套路。作者的语言充满了活力和幽默感，读起来让人精神为之一振。比如，在解释XXX这个棘手的概念时，他竟然引用了XXX的例子来打比方，那种出其不意的联想，瞬间就让原本抽象的知识点变得鲜活起来。而且，这本书的配图质量也相当高，那些流程图和示意图不仅美观，而且功能性极强，极大地辅助了文字的理解。我个人最喜欢的部分是书末的“反思与展望”，作者坦诚地分享了他在研究XXX过程中遇到的“坑”，以及如何从中吸取教训，这种真诚的分享，让我感受到了极大的亲近感。这本书不仅教会了我“怎么做”，更重要的是，它教会了我“如何思考”一个技术问题，这种思维层面的提升，比单纯记住几个公式要宝贵得多。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

说实话，我对这本《XXX》一开始是抱持着怀疑态度的，毕竟市面上的技术书籍汗牛充栋，真正能深入浅出讲透彻的少之又少。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。作者的功力深厚可见一斑，他仿佛拥有将复杂概念“拆解重组”的魔法，让那些原本让我望而生畏的XXX难题变得清晰明了。特别是书中对XXX的深入剖析，简直是教科书级别的典范。他没有停留在表面的描述，而是挖掘了其背后的深层逻辑和数学基础，但同时又巧妙地避免了过度专业的术语堆砌，让人在理解技术的同时，也能感受到作者对学科的热情。这本书的阅读体验非常流畅，排版设计也十分人性化，章节之间的过渡自然和谐。每次读完一个小节，我都会有一种豁然开朗的感觉，仿佛打开了一扇新的窗户。这不仅仅是一本书，更像是一位经验丰富的大师在耳边悉心教导，让人受益匪浅。