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目录1

第一篇 真空电子器件1

引言1

第一章 热电子发射与栅控电子管2

§1.1热电子发射2

1.1.1热阴极的基本参量与器件对它的要求2

1.1.2纯金属阴极3

1.1.3原子薄膜阴极4

1.1.4氧化物阴极5

1.1.5其它类型热阴极8

1.1.6次级电子发射9

§1.2二极管13

1.2.1空间电荷限制流的概念13

1.2.2形成空间电荷限制流的物理解释14

1.2.3平板二极管的二分之三次方定律15

1.2.4实际特性曲线与二分之三次方定律的差别16

§1.3三极管17

1.3.1三极管中的电位分布18

1.3.2等效二极管20

1.3.3三极管的电流流通规律及其参量22

1.3.4三极管放大器25

§1.4多栅管26

1.4.1三极管应用的局限性26

1.4.2四极管27

1.4.3五极管28

1.4.4束射四极管30

§1.5栅控管的局限性32

习题33

第二章 光电发射与光电倍增管36

§2.1光电发射的基本规律和主要参量36

§2.2半导体的光电发射37

§2.3实用光电阴极41

§2.4负电子亲和势（NEA）光电阴极44

§2.5光电倍增管的工作原理47

§2.6实用次级电子发射体49

§2.7光电倍增管的结构51

2.7.1阴极区51

2.7.2电子倍增系统52

§2.8光电倍增管的参数和特性54

§2.9光电倍增管的发展57

§2.10象管59

习题62

第三章 电子束管64

§3.1摄象管64

3.1.1工作原理65

3.1.2摄象管靶面66

3.1.3摄象管的参量69

3.2.2对显象管的要求70

3.1.4摄象管的电子光学系统72

3.1.5微光摄象管75

3.1.6单管彩色摄象管76

§3.2黑白显象管79

3.2.1人眼的生理特点79

3.2.3显象管的主要部件81

3.2.4显象管中为提高亮度与对比度所采取的措施85

§3.3彩色显象管87

3.3.1色度学简介87

3.3.2彩色显象管的发展史90

3.3.3精密一列式自会聚彩色显象管93

3.3.4自会聚原理95

3.3.5彩色荧光屏的涂复100

3.3.6其它类型彩色显象管100

§3.4示波管与定位管102

3.4.1示波管102

3.4.2定位管104

习题105

第四章 微波电子管107

§4.1感应电流107

§4.2电子流与电场的能量交换109

§4.3双腔速调管111

4.3.1概述111

4.3.2高频电场对电子的速度调制111

4.3.3输入间隙的电子注负载113

4.3.4群聚过程114

4.3.5群聚电流的谐波分析117

4.3.6输出谐振腔间隙中的能量交118

§4.4双腔速调管放大器、振荡器和倍频器119

4.4.1双腔速调管放大器120

4.4.2双腔速调管信频器121

4.4.3双腔速调管振荡器121

4.4.4多腔速调管122

§4.5反射速调管125

4.5.1概述125

4.5.2小信号反射速调管群聚理论126

4.5.3反射速调管谐振腔间隙的电子导纳128

4.5.4反射速调管振荡器129

4.5.5反射速调管的电子调谐131

§4.6行波管的小信号理论133

4.6.1概述133

4.6.2电子注与行波场的相互作用134

4.6.3行波管的小信号理论136

§4.7行波管的参数和特性141

4.7.1输入-输出幅值特性141

4.7.2行波管的效率142

4.7.3带宽143

4.7.4行波管自激振荡的抑制144

4.8.1周期慢波系统的空间谐波146

§4.8返波管146

4.8.2返波管的工作原理148

4.8.3返波管的振荡区149

4.9.4相互作用空间内的高频场结构150

4.8.4返波管的电子调谐151

§4.9磁控管中电子与高频场的相互作用152

4.9.1磁控管概述152

4.9.2静态磁控管中的电子运动153

4.9.3磁控管的谐振系统157

4.9.5磁控管中电子与高频场的相互作用161

§4.10磁控管振荡器164

4.10.1自激条件164

4.10.2磁控管振荡的稳定性165

4.10.3磁控管的电子效率167

4.10.4磁控管的工作特性和负载特性168

4.10.5磁控管的频率调谐169

4.11.1分布发射式正交场放大管171

4.10.6磁控管的典型特性参数171

§4.11正交场放大管171

4.11.2注入式正交场放大管173

§4.12回旋管178

4.12.1概述178

4.12.2回旋管中电子的静态运动178

4.12.3回旋管中电子的群聚180

4.12.4回旋管的典型结构和参数181

习题182

第二篇 半导体器件185

第五章 双极型半导体器件185

§5.1半导体中载流子的统计分布和非平衡载流子185

5.1.1载流子的统计分布185

5.1.2非平衡载流子187

5.2.1概述190

§5.2PN结190

5.2.2平衡PN结191

5.2.3PN结空间电荷区中的电场193

5.2.4PN结的伏安特性195

5.2.5PN结的电容200

5.2.6PN结的击穿202

§5.3半导体二极管203

5.3.1整流和检波二极管203

5.3.2开关二极管205

5.3.3稳压二极管207

§5.4晶体管的直流特性208

5.4.1晶体管中的电流传输208

5.4.2电流放大系数和晶体管的放大作用212

5.4.3晶体管的静态特性曲线212

5.4.4晶体管的静态参数214

5.5.1晶体管的等效电路216

§5.5晶体管的频率特性216

5.5.2晶体管的高频参数218

§5.6晶体闸流管222

5.6.1晶闸管的结构与基本特性222

5.6.2晶闸管工作原理223

5.6.3晶闸管的主要特性参数225

§5.7单结晶体管225

习题227

第六章 场效应器件230

§6.1结型场效应晶体管（JFET）与肖特基场效应晶体管（MESFET）的工作原理231

6.1.1硅与砷化镓中电子速度-电场效应231

6.1.2原理简述231

6.1.3工作过程的物理分析233

6.1.4场效应器件的参量238

§6.2MESFET的结构及应用239

6.3.1理想MOS结构的特性240

§6.3绝缘栅场效应晶体管（MOSFET）240

6.3.2MOS场效应管的特性245

6.3.3短沟道MOS场效应管250

6.3.4不挥发存储器252

§6.4电荷耦合器件（CCD）256

6.4.1SCCD工作原理256

6.4.2BCCD工作原理262

6.4.3CCD的应用及展望263

习题265

第七章 半导体集成电路267

§7.1半导体集成电路的种类及其特点267

§7.2双极型半导体集成电路的基本制造过程268

7.2.1集成电路主要工艺流程268

7.2.2光刻270

7.3.2集成电路PNP晶体管273

7.3.1集成电路NPN晶体管273

§7.3集成电路中的有源元件273

7.3.3集成电路二极管275

§7.4集成电路的无源元件277

7.4.1集成电阻器277

7.4.2集成电容器279

7.4.3互连281

§7.5隔离技术283

§7.6MOS场效应集成电路286

§7.7集成电路构造举例288

习题290

第八章 半导体光电器件292

§8.1电致发光器件292

8.1.1电致发光屏（EL）292

8.1.2发光二极管（LED）294

§8.2光检测器302

8.2.1光敏电阻303

8.2.2光电二极管305

8.2.3光电三极管313

8.2.4光电红外探测器314

§8.3太阳电池317

8.3.1理想太阳电池的效率317

8.3.2实际PN结太阳电池321

8.3.3硅太阳电池的发展方向325

8.3.4太阳电池的近况与展望327

习题328

第九章 微波半导体器件330

§9.1变容二极管330

9.1.1PN结电容-电压的一般关系330

9.1.2变容二极管的等效电路及特性参数331

9.1.3变容二极管的动态特性333

§9.2阶跃恢复二极管334

9.3.1PIN二极管的直流特性336

§9.3PLN二极管336

9.3.2PIN极管的高频特性337

9.3.3PIN二极管的等效电路和参数337

§9.4雪崩渡越时间二极管339

9.4.1碰撞雪崩渡越时间模工作原理340

9.4.2崩越模雪崩二极管的等效电路和电路参数342

9.4.3俘获等离子体雪崩触发渡越模的工作原理343

§9.5隧道二极管345

§9.6体效应二极管347

9.6.1双谷模型和负微分迁移率347

9.6.2电子的积累和不稳定性349

9.6.3偶极畴350

9.6.4振荡模式351

习题352

第十章 激光器件355

§10.1概述355

第三篇 激光器件355

§10.2辐射与物质的相互作用356

10.2.1自发辐射、受激辐射和受激吸收356

10.2.2光谱线的宽度359

§10.3光的受激辐射放大361

10.3.1实现光放大的条件361

10.3.2增益系数和增益饱和362

§10.4光的自激振荡365

§10.5光谐振腔366

10.5.1光谐振腔的形式366

10.5.2谐振条件367

10.5.3多纵模和单纵模振荡368

10.5.4横模369

§10.6气体激光器370

10.6.1氦氖激光器370

10.6.2氩离子激光器373

10.6.3二氧化碳分子激光器376

10.6.4气体激光器特性379

§10.7固体激光器379

10.7.1概述379

10.7.2固体激光器的工作物质380

10.7.3泵浦光源和泵浦腔383

10.7.4固体激光器的输出特性384

10.7.5激光调Q385

10.7.6固体激光器的性能386

§10.8半导体激光器386

10.8.1分布反转的条件387

10.8.2增益系数和阈值条件388

10.8.3半导体激光器的特性390

10.8.4异质结激光器391

10.8.5半导体激光器的特性参数392

§10.9自由电子激光器392