半导体辐射探测器

半导体辐射探测器 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:国防工业出版社
作者:鲁茨
出品人:
页数:378
译者:刘忠立
出版时间:2004-1
价格:30.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787118032697
丛书系列:
图书标签:
  • 半导体
  • 辐射探测
  • 探测器
  • 物理
  • 电子工程
  • 材料科学
  • 核物理
  • 仪器仪表
  • 传感器
  • 半导体器件
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具体描述

本书全面讲解了半导体辐射探测器的工作原理、器件结构、信号读出电子学、器件稳定性用辐射加固等内容。全书共分12章,内容包括:半导体物理、基本半导体结构、能量及辐射水平测量的探测器、位置及能量测量的探测器、探测器及其电子电路的集成、带有本征放大的探测器、探测器工艺、器件稳定性及加固、器件模拟等。

本书适合于半导体器件专业的科技人员及应用半导体辐射探测器的工程技术人员阅读,也可供相应专业的大学生及研究生作为教学参考书。

好的,这是一本关于光伏材料与器件物理的图书简介。 光伏材料与器件物理:从基础理论到前沿应用 图书简介 本书全面深入地探讨了光伏(Photovoltaic, PV)技术领域的核心科学原理与工程实践。我们聚焦于太阳能到电能转换过程中的关键物理机制、先进材料的特性以及各类光伏器件的设计、制造与性能评估。本书旨在为材料科学、物理学、电子工程、能源科学等领域的学生、研究人员及工程师提供一个系统、严谨且前沿的学习资源。 第一部分:光伏效应的物理基础 本书的开篇部分,我们将建立理解光伏现象所必需的扎实的物理基础。 第一章:光与物质的相互作用 本章详细阐述了电磁波与半导体材料的相互作用机制。重点讨论光子的能量、频率与半导体能带结构的关系,包括光吸收系数、激子效应的理论描述。我们将深入分析直接带隙与间接带隙材料在光吸收效率上的差异,并引入光子能量分布在实际太阳光谱中的重要性。此外,对光致电子-空穴对(载流子)的产生过程进行详尽的动力学分析,为后续的器件性能理解奠定基础。 第二章:半导体PN结理论与载流子传输 本章是光电器件物理的核心。我们从基础的半导体物理出发,系统推导了PN结的形成、内建电场、耗尽区宽度等关键参数。重点在于理解光照下PN结的平衡态、稳态特性:光生载流子的分离、漂移和扩散过程。详细讨论了少数载流子寿命、复合机制(包括辐射复合、俄歇复合、缺陷辅助复合)对光伏效率的制约作用。通过分析修正的Shockley二极管方程,阐明了暗电流、短路电流密度($J_{SC}$)和开路电压($V_{OC}$)的物理来源。 第三章:理想光伏器件的性能极限 本章致力于探究光伏转换效率的理论上限。我们将详细介绍Shockley-Queisser(S-Q)极限的推导过程,分析其主要限制因素:光谱失配损失(高能光子能量浪费和低能光子无法激发)以及热辐射损失。随后,我们将讨论如何通过多结器件、聚光光伏(CPV)技术来突破单结器件的S-Q极限,并对不同温度和辐照度下器件性能的变化规律进行量化分析。 第二部分:主流与新型光伏材料体系 本书的第二部分将焦点转向构建光伏器件的实际材料,对比分析了晶体硅、薄膜、钙钛矿等主流技术体系的优势与挑战。 第四章:晶体硅光伏技术(c-Si PV) 本章深入剖析了当前商业化应用最广泛的晶体硅电池。从高纯度硅的制备(CZ法、FZ法)开始,详细介绍了晶圆的制备、表面钝化技术(如AlOx/SiNx叠层)的应用,以及先进的电池结构,如PERC(钝化发射极和背面接触)、TOPCon(隧道氧化层钝化接触)和HJT(异质结)电池的工作原理、载流子传输特性和关键工艺控制点。特别关注了硅材料中的杂质和缺陷对性能的长期影响。 第五章:薄膜光伏材料:CdTe与CIGS 本章着重介绍两种成熟的化合物半导体薄膜技术。对于碲化镉(CdTe)电池,重点讨论了其缓冲层(如CdS)的设计、吸收层(CdTe)的晶粒结构控制及其电学特性。对于铜铟镓硒(CIGS)电池,详细分析了元素组分(Cu/(In+Ga)比、Ga/(In+Ga)比)对能带结构和光电性能的精细调控,以及界面工程在减少复合损失中的作用。 第六章:新兴有机与量子点光伏 本章面向未来技术,探讨了有机光伏(OPV)和小分子太阳能电池(OSC)。核心内容包括给体-受体(Donor-Acceptor)异质结的分子设计原理,激子解离层(Exciton Dissociation Layer)的形貌控制,以及电荷传输层的优化。此外,量子点太阳能电池(QDSC)部分则聚焦于量子限域效应如何调节吸收光谱,以及多激子产生(MEG)的潜力与实现路径。 第七章:钙钛矿太阳能电池(PSC)的物理化学 钙钛矿作为当前研究热点,本章给予了深入的阐述。讨论了有机-无机杂化钙钛矿材料的晶体结构(如佩尔茨基结构)、缺陷工程(空位、间隙离子、晶界效应)对载流子寿命和稳定性的影响。重点分析了界面接触电阻、离子迁移率问题,以及如何通过组分工程(如Cs/FA/MA混合阳离子、卤素取代)来提高器件的效率和长期稳定性。 第三部分:器件工程与系统集成 本书的后半部分转向实际的光伏器件制造、表征技术和系统集成层面的工程挑战。 第八章:光伏器件的界面工程与钝化技术 本章是连接材料科学与器件性能的关键。详细介绍了表面态密度、界面陷阱的表征方法(如DLTS、PSTS)。重点讨论了多种钝化策略,包括电场钝化(如P-N结的内建电场)和表面化学钝化(如ALD生长的氧化物层、分子自组装单层膜SAMs)。分析了界面复合速度如何决定器件的$V_{OC}$和填充因子(FF)。 第九章:光伏器件的制造工艺与表征手段 本章系统介绍了实验室到工业生产中的关键制造步骤。内容涵盖了材料的薄膜沉积技术(如蒸发、溅射、旋涂、气相沉积)、图案化技术以及电极接触的形成。在表征方面,详细解释了光电转换效率(PCE)测试的标准环境要求,以及如何使用瞬态光致发光(TRPL)、开尔文探针力显微镜(KPFM)等先进技术来诊断器件内部的电势分布和载流子动力学。 第十章:光伏系统的可靠性、降解机制与环境影响 本章关注光伏技术的实际应用寿命和可持续性。系统性地分析了光致衰减(LID)、湿热效应(Damp Heat)、紫外光照老化以及潜在诱导衰减(PID)等主要的降解机制。讨论了封装材料(EVA、背板、玻璃)的选择对长期可靠性的影响。最后,对光伏技术全生命周期的能源回报率(EROI)和环境足迹进行了量化评估。 总结与展望 本书通过严谨的物理模型和详实的实验案例,构筑了一个全面的光伏科学与工程知识体系。读者在掌握现有主流技术的同时,也能对下一代光伏技术的发展方向,特别是高效率、低成本、柔性化和可穿戴光电器件的物理挑战,获得深刻的理解。 目标读者: 本科高年级及研究生(材料、物理、电子、能源专业) 从事光电器件研发、制造与优化的工程师和技术人员 对可再生能源技术感兴趣的科研工作者 全书篇幅约 900 页,包含 400 余幅专业图表与 1200 余条参考文献。

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读后感

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用户评价

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这本书的叙事节奏感简直像是一部老电影的慢镜头特写,每一个细节都被拉长到了极致,让人感觉时间都在凝固。我原本期待的是一种对“探测”这一行为的动态描述,比如,当一个高能粒子撞击到硅片上时,那个瞬间的电子空穴对是如何产生、漂移并最终形成可测电流脉冲的——这个过程听起来就应该充满张力和戏剧性。然而,这本书对这个核心过程的讲解,却用了大量的篇幅去论证理想状态下的载流子迁移率,以及各种散射效应的修正因子。我可以理解这些是精确测量的基础,但对于一个想知道“它是如何工作的”的读者来说,这无异于在看一个精密的钟表内部结构图,却完全不知道它下一步的指针会指向几点。书里配的图表也大多是复杂的能级图和曲线拟合,清晰度尚可,但缺乏直观的示意图来辅助理解。比如,它有一章专门讲了不同掺杂浓度对探测效率的影响,文字描述得极其详尽,但要是我自己动手画一张简单的示意图,表示P型和N型区域的电场方向,可能比读完那几页文字来得更快。这本书似乎对读者的耐心有着极高的要求,它不提供捷径,也不提供类比,一切都要求读者通过纯粹的逻辑推理去构建自己的理解模型,这对于初学者来说,无疑是一场孤独的智力攀登。

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这家伙,拿到这本书的时候,我心里咯噔一下,心想这名字听起来就够硬核的,什么“半导体辐射探测器”,感觉像是大学物理课本的冷门章节被单独拎出来做成了一本书。我本来是冲着了解一下前沿的医疗影像技术去的,毕竟现在医院里那些PET、CT扫描仪听着就挺高科技的,想知道里头到底是用啥原理把那些看不见的射线变成图像的。结果呢,这本书一翻开,嚯,各种晶体结构、能带理论、PN结特性,这些名词像潮水一样涌过来,看得我头晕眼花。它似乎完全没有意识到,面向普通读者或者跨学科学习者时,需要一个更平易近人的引子。比如,它本可以从伽马射线的发现讲起,或者从居里夫人的故事切入,用生动的事例告诉我,为啥我们需要用这些冰冷的半导体材料去“捕捉”看不见的能量。这本书更像是给已经掌握了扎实固体物理基础的博士生准备的工具书,里面的数学公式推导简直是密密麻麻,每一个符号都像是在对我微笑,嘲笑着我的基础薄弱。我试着去理解它关于电离过程的描述,但总感觉缺少了那么一块关键的“桥梁”,让我从宏观的应用层面直接跳到了微观的量子效应,中间的鸿沟实在太大了。读完前几章,我还是不太清楚,如果我要设计一个更灵敏的探测器,我首先要考虑的是材料的纯度,还是电场的分布?这本书里的信息量太大了,而且组织结构更像是按照物理定律的逻辑顺序排列,而不是按照学习者的认知规律来构建的。

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这本书的结构安排,乍一看是严谨的,但细究起来却有种“先声夺人,后劲乏力”的感觉。开篇部分,关于半导体物理的基础回顾,那叫一个详尽,几乎把高中到本科阶段所有的相关知识点都重新梳理了一遍,篇幅占据了全书将近三分之一的篇幅。这部分内容虽然扎实,但对于有一定背景的读者来说,显得有些冗余,像是在一个已经建好的地基上,又铺了好几层未经处理的碎石。然而,当真正进入到核心的“探测器设计与优化”部分时,内容深度反而出现了跳跃式的下降。原本期待的热点话题,比如新型读出电子学电路的集成、脉冲形状鉴别技术(PSD)的最新进展,或者不同晶体缺陷对探测性能的系统性影响分析,这些本该是体现这本书“新”和“深”价值的地方,却只是被寥寥数语带过,或者仅仅是引用了一些其他文献的结论,没有进行深入的剖析或作者自己的见解。这种头重脚轻的结构,让我感觉作者似乎在基础概念的阐述上花费了过多的心力,而在展现其在该领域前沿研究的独特洞察力方面,却显得力不从心,未能达到一本专业深度著作应有的高度。

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我得说,这本书的语言风格,用一个词来形容就是“去情绪化”的极致。它完全没有试图去感染读者,或者激发我们对科学探索的热情。阅读体验更像是被动地接收一份由冰冷数据和绝对真理构成的知识传输包。我尝试去寻找一些关于这项技术在真实世界中遇到的挑战和权衡的讨论,比如,在太空辐射环境中,如何平衡探测器的尺寸、重量和抗辐照能力?或者在医学诊断中,如何解决计数率过高导致的信号饱和问题?这些充满现实摩擦和工程智慧的场景,在这本书里几乎找不到踪影。它似乎坚信,只要把理论基础铺垫得足够坚实,应用层面的问题就会自然而然地迎刃而解。这种纯粹的理论导向,使得阅读过程缺乏一种目标感。读完一个章节,我会知道材料的吸收系数是多少,但我不清楚,为什么选择砷化镓而不是锗来做特定用途的探测器,除了性能参数上的细微差异外,背后有没有更深层次的制造成本、稳定性和环境适应性的考量。这种对“为什么”的忽略,让这本书显得有些悬浮,好像是脱离了物理世界而存在的理论模型。

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如果把这本书比作一顿大餐,那么它提供的所有原材料都是最高等级的,但是烹饪方式却完全是极简主义的——只用水煮,不加任何调味。我尤其对它处理“噪声”问题的方式感到不满。在任何实际的测量系统中,噪声都是决定探测器性能的瓶颈,无论是热噪声、闪烁噪声还是随机计数噪声,它们共同决定了系统的最低可探测能量阈值。我非常希望能看到作者深入探讨如何从材料层面抑制本征噪声,或者如何设计滤波电路来有效抑制环境噪声。然而,书中对噪声的讨论更多停留在定义和数学模型上,比如高斯噪声分布的概率密度函数,而鲜有关于实际工程中如何通过优化电极几何形状、改进屏蔽设计或者采用低噪声放大器等具体措施来“战胜”噪声的案例分析。阅读体验就像是你在学习一门关于驾驶的课程,书本详细解释了内燃机的工作原理和活塞的往复运动规律,却从未告诉你如何系好安全带,或者在湿滑路面上如何控制方向盘。这种对工程实践中“减法”和“优化”艺术的缺失,让这本书虽然在理论上无懈可击,但在指导实际问题解决上,却显得有些高高在上,力不从心。

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