Характеристики

ISBN/ISSN 5-7782-0736-0
Год издания 2006
Автор Гридчин В.А., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н.
Вид издания уч.НГТУ
Кафедра ППиМЭ
Гриф УМО
Типография НГТУ
Факультет РЭФ
374 руб.

Книга посвящена физическим основам микросистем – новому направлению техники, которое интенсивно развивается последние два десятилетия.
В первой части данного тома рассматриваются физические принципы действия, характеристики и конструкции тепловых сенсоров, использующих эффект термического разогрева или охлаждения. Этот тип микроэлектронных сенсоров в российской учебной литературе последовательно практически не рассмотрен.
Вторая часть книги посвящена сенсорам излучения оптического и инфракрасного диапазонов (фотонных приемников излучения), в которых появление сигнала связано с возбуждением электронов твердого тела, где эффекты разогрева играют второстепенную роль. Акцент сделан на современных структурах – от тепловизоров до цифровых фотокамер.
Учебное пособие может быть полезным для студентов старших курсов, обучающихся по специальностям «Микроэлектроника и твердотельная электроника», «Микросистемная техника», «Фотоника и оптоинформатика», а также аспирантам и инженерам.

Книга посвящена физическим основам микросистем – новому направлению техники, которое интенсивно развивается последние два десятилетия.
В первой части данного тома рассматриваются физические принципы действия, характеристики и конструкции тепловых сенсоров, использующих эффект термического разогрева или охлаждения. Этот тип микроэлектронных сенсоров в российской учебной литературе последовательно практически не рассмотрен.
Вторая часть книги посвящена сенсорам излучения оптического и инфракрасного диапазонов (фотонных приемников излучения), в которых появление сигнала связано с возбуждением электронов твердого тела, где эффекты разогрева играют второстепенную роль. Акцент сделан на современных структурах – от тепловизоров до цифровых фотокамер.
Учебное пособие может быть полезным для студентов старших курсов, обучающихся по специальностям «Микроэлектроника и твердотельная электроника», «Микросистемная техника», «Фотоника и оптоинформатика», а также аспирантам и инженерам.




ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 9
Введение 11
Литература 16
Глава 1. Температурные поля в термических сенсорах 17
Введение 17
1.1. Теплота и температура 18
1.2. Способы теплопередачи: теплопроводность 23
1.2.1. Уравнение теплопроводности 24
1.2.2. Теплопроводность газов 29
1.2.3. Теплопроводность и теплоемкость твердых тел 34
1.2.4. Теплопроводность жидкостей 39
1.3. Радиационный способ теплопередачи 39
1.3.1. Основные понятия и законы 40
1.3.2. Радиационный теплообмен между твердыми телами, разделенными прозрачной средой 45
1.3.3. Теплообмен между двумя телами, одно из которых находится в полости другого 46
1.4. Конвективный теплообмен 48
Введение 48
1.4.1. Основные особенности конвективного теплообмена 49
1.4.2. Основные уравнения конвективного теплообмена 54
1.4.3. Критерии теории подобия в конвективном теплообмене 56
1.4.4. Вынужденная конвекция для плоской поверхности 60
1.4.5. Теплообмен в условиях естественной конвекции 66
1.4.6. Естественная конвекция в ограниченном пространстве 68
1.4.7. Пример расчета конвективного теплообмена 71
1.5. Стационарные температурные поля в элементах термических сенсоров и актюаторов 74
1.5.1. Распределение температуры в многослойной плоской пластине 74
1.5.2. Передача тепла через стенку от одного теплоносителя к другому 76
1.6. Электростатическая аналогия уравнения теплопроводности 78
1.7. Температурное поле в интегральной консольной балочке 82
1.8. Стационарное температурное поле в круглой диафрагме 87
Введение 87
1.8.1. Однородный нагрев 89
1.8.2. Точечный источник тепла 91
1.9. Температурная динамика элементов термических сенсоров 93
1.9.1. Решение на основе электростатической аналогии 94
1.9.2. Аналитическое решение для теплообмена 97
Заключение 102
Литература 103
Глава 2. Термочувствительные элементы 105
2.1. Термочувствительные элементы на основе эффекта термоЭДС 105
Введение 105
2.1.1. Физические процессы в термопарах 108
2.1.1.1. Объемные составляющие термоЭДС 110
2.1.1.2. Контактная составляющая термоЭДС 112
2.1.2. Эффект термоЭДС в металлах и полупроводниках 116
2.2. Термоэлектрические эффекты Пельтье и Томпсона 120
2.3. Терморезисторы 125
Введение 125
2.3.1. Металлические терморезисторы 128
2.3.2. Кремниевые терморезисторы 131
2.4. Транзисторы 137
2.5. Термисторы 143
Заключение 145
Литература 146
Глава 3. Примеры практической реализации термических сенсоров и актюаторов 148
Введение 148
3.1. Термический вакуумметр 149
3.2. Термические сенсоры потока газа 156
Введение 156
3.2.1. Термоанемометры с металлической нитью 157
3.2.2. Термоанемометры с нагревателем
из поликристаллического кремния 159
3.2.3. Термический сенсор, чувствительный к направлению потока 163
3.3. Термический конвертор среднеквадратичного значения напряжений 167
3.4. Биморфный термомеханический актюатор 172
Заключение 180
Литература 182
Глава 4. Взаимодействие излучения с твердым телом 183
Введение 183
4.1. Взаимодействие излучения с полупроводниками 185
4.1.1. Уравнения Максвелла 185
4.1.2. Отражение электромагнитного излучения от границы раздела двух сред 186
4.1.3. Зависимость оптических констант от частоты 192
4.1.4. Интерференция. Просветляющие покрытия 194
4.2. Поглощение в полупроводниках 198
4.2.1. Механизмы поглощения света в полупроводниках 198
4.2.1.1. Собственное поглощение. Прямые переходы 201
4.2.1.2. Собственное поглощение. Непрямые переходы 204
4.2.1.3. Экситонное поглощение 206
4.2.1.4. Примесное поглощение 208
4.2.1.5. Внутризонное поглощение 210
4.2.1.6. Поглощение свободными носителями заряда 212
4.2.1.7. Решеточное поглощение 214
Заключение 215
Литература 216
Глава 5. Фотоэлектрические приемники излучения. Определения и параметры 217
Введение 217
5.1. Приемники излучения 221
5.2. Методы измерения параметров фотоэлектрических полупроводниковых приемников 226
5.3. Энергетические характеристики излучения 231
5.4. Мощность и спектральный состав излучения абсолютно черных тел 241
5.5. Энергетический и световой потоки излучения 246
5.6. Цветовое зрение и цветовой треугольник 252
5.7. Прием цветового изображения при помощи приемников с зарядовой связью ПЗС 263
Заключение 269
Литература 270
Глава 6. Равновесные и неравновесные носители заряда 271
Введение 271
6.1. Равновесные и неравновесные носители заряда 271
6.1.1. Равновесные носители заряда в полупроводниках 271
6.1.2. Неравновесные носители заряда. Квазиуровень Ферми 277
6.1.3. Рекомбинация носителей заряда. Время жизни 280
6.2. Механизмы рекомбинации 284
6.2.1. Излучательная рекомбинация 285
6.2.2. Межзонная Оже-рекомбинация 295
6.2.3. Рекомбинация через локальные центры 304
6.2.4. Поверхностная рекомбинация 320
6.3. Распределение неравновесных носителей заряда при оптической генерации 324
6.3.1. Уравнение непрерывности для электронов и дырок 324
6.3.2. Диффузионное уравнение 329
Заключение 333
Литература
Глава 7. Физические основы работы фотонных приемников излучения 335
Введение 335
7.1. р–n-переходы и гетеропереходы 335
7.2. Лавинные фотодиоды 354
7.3. Фотосопротивления 372
7.4. Фотоприемники на основе структур металл–диэлектрик–полупроводник 378
7.4.1. Приповерхностные области пространственного заряда 378
7.4.2. МДП-структуры 384
7.4.3. МДП-структуры как фотоприемники. Приборы с зарядовой связью 393
7.4.4. МДП-структуры как фотоприемники. Приборы с зарядовой инжекцией 402
Заключение 408
Литература 410
Глава 8. Основные направления развития техники регистрации оптического излучения 411
Введение 411
8.1. Цели применения оптических систем и их строение 411
8.2. Болометрические матрицы 417
8.2.1. Принцип действия и характеристики тепловых приемников излучения 417
8.2.2. Параметры ТПИ 419
8.2.3. Болометры 423
8.3. Линейчатые и матричные фотоприемники
и фотоприемные устройства на основе пленок 433
8.3.1. Состав и принцип работы измерительного стенда 433
8.3.2. Линейчатые фотоприемники на основе 438
8.3.3. Характеристики линейчатых фотоприемных устройств 446
8.3.4. Матричные фотоприемники на основе 453
8.4. Тепловизионные матрицы на основе твердых растворов Cd1-xHgxTe 460
8.5. Линейчатые и матричные ПЗИ-приемники изображения на основе InAs 463
8.6. Преобразование светового потока в цифровую информацию и изображение 468
8.6.1. Оцифровывание сигнала 469
8.6.2. Приборы, отображающие оптическую информацию 479
Литература 492
Заключение 493

Данные подготавливаются.

Вернуться к списку