Читать онлайн «Физические основы оптоэлектроники»

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР) В. Н. Давыдов ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ Учебное пособие Пособие имеет гриф СибРУМЦ «Для межвузовского использования» 2016 Давыдов В. Н. Физические основы оптоэлектроники: Учебное пособие. Учебное пособие имеет гриф СибРУМЦ «Для межвузовского использования».  Томск: ТУСУР, 2016.  139 с. В данном учебном пособии изложены основные физические явления в твердых телах, положенные в основу работы базовых элементов современной оптоэлектроники: фоторези- сторов, фотоприемных элементов на основе фотоэдс различной природы, твердотельных и полупроводниковых лазеров, светодиодов, устройств отображения информации на основе жидкокристаллических матриц. Описаны их основные характеристики, приведены типичные значения эксплуатационных параметров. Описаны также физические причины происхожде- ния шумов в твердотельных приборах, математические методы их описания, а также строе- ние и фундаментальные свойства жидких кристаллов. В заключение пособия указаны пер- спективные направления развития элементной базы оптоэлектроники, принципов построения оптоэлектронных устройств. Пособие ориентировано на студентов технических вузов и не требует специальных знаний, кроме основ высшей математики и физики в объемах, осваиваемых на первых курсах вузов. Пособие будет полезно студентам дневной и вечерней форм обучения, испытываю- щим трудности в освоении курса «Физические основы оптоэлектроники», а также студентам, изучающим близкие по направлению дисциплины.  Давыдов Валерий Николаевич, 2016 2  СОДЕРЖАНИЕ 1. ВВЕДЕНИЕ. ……………………………………………………………. 5 2. ЭЛЕМЕНТЫ ЗОННОЙ ТЕОРИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ……………………. 8 2. 1 Общие положения………………………………………………... ... . . 8 2. 2 Модельные представления………………………………………… 9 2. 3 Зонная диаграмма и электропроводность…………………………. . 11 2. 4. Квазиимпульс электрона. Долины энергии и зона Бриллюэна …. 17 2. 5. Положительно заряженные частицы – дырки …………………. … 22 2. 6. Движение электронов и дырок под действием электрического поля…………………………………………………... ... . 23 З 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ТВЕРДЫМИ ТЕЛАМИ……………………………………………………. 32 3. 1 3. 1. Основные параметры процесса поглощения излучения в полупроводниках. ……………………………………………………. . 32 3. 2. Основные механизмы поглощения излучения…………………. . 36 3. 3 3. 3. Собственное поглощение. Прямые и непрямые переходы……… 38 3. 4. Примесное поглощение излучения………………………………. 42 3. 5.