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正文內(nèi)容

軍用紅外技術(shù)ppt課件(編輯修改稿)

2025-06-02 07:13 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 PS + ?1 + ?2 = 0 當(dāng)晶體吸收了紅外輻射后,溫度上升。 由于 PS是溫度的函數(shù),且馳豫時(shí)間很短( 1012 s),故 PS迅速變化。但 ?1和 ?2馳豫時(shí) 間長達(dá)幾分鐘(甚至達(dá)小時(shí)),遠(yuǎn)跟不上 通常條件下的溫度變化,于是晶體表面的 電中性條件被破壞,呈帶電狀態(tài)。 若沿與極化強(qiáng)度正交方向?qū)⒕w切成 薄片,并在兩端表面沉淀金屬電極,在紅 外輻射照射下,兩電極間就有電壓。此電 壓與晶體的溫度變化的變化率成正比,而 不是與溫度的變化量成正比。 若外接電路,則形成所謂的熱釋電流。 此類晶體叫熱釋晶體。此效應(yīng)稱為熱釋電 效應(yīng)。 若以調(diào)制頻率為 f的紅外輻射照射,則 晶體的溫度、自發(fā)極化強(qiáng)度及由此引起的 表面束縛電荷密度均以同樣頻率變化。只 要 f1小于自由電荷中和面束縛電荷所需要 的時(shí)間,則在垂直 PS的兩端面間就產(chǎn)生交 變的開路電壓。 熱釋電現(xiàn)象與溫度密切相關(guān)。這是因 為曲線 (PS T)在不同 T點(diǎn)有不同的斜率。 且每種熱釋電材料都有一個(gè)特定溫度 Tcu, 當(dāng) T Tcu時(shí), PS = 0 。 Tcu叫居里點(diǎn)。只 有當(dāng) T〈 Tcu時(shí),才有熱釋電現(xiàn)象。居里 點(diǎn)低的材料易退極化,失去熱釋電性能。 常用的熱釋電材料有硫酸三甘肽、參 L?丙胺酸改性后的 硫酸三甘肽 (LATGS)、 鉭酸鋰 (LiTaO3)、鈮酸鍶鋇 (SBN)晶體、 鋯鈦酸鉛 (PZT)類陶瓷、聚氟乙烯 (PVF)和 聚二氟乙烯聚合物薄膜。 光子探測(cè)器 光子探測(cè)器亦稱量子探測(cè)器,系基于 光電效應(yīng)而工作。其中基于外光電效應(yīng)叫 外光電探測(cè)器或真空光電探測(cè)器;而基于 內(nèi)光電效應(yīng)又分為光電導(dǎo) (PC)和光伏 (PV) 型探測(cè)器。 外光電探測(cè)器于微光夜視儀類似,利 用逸出功低的光電陰極。 光電導(dǎo) (PC)探測(cè)器的工作物質(zhì)多為半導(dǎo) 體。當(dāng)入射光子的能量不小于被輻射半導(dǎo) 體的禁帶寬度或雜質(zhì)電離能時(shí),便在體內(nèi) 產(chǎn)生自由電子或空穴,使材料的電導(dǎo)率上 升。在外加偏壓的作用下,輸出與入射能 量相應(yīng)的電信號(hào)。光電導(dǎo)效應(yīng)有本征型與 非本征型之分。 PbS、 InSb、 HgCdTe屬本 征型半導(dǎo)體,而鍺參雜、硅參雜者屬非本 征型。由于雜質(zhì)的電離能遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體的 禁帶寬度,故參雜半導(dǎo)體的長波限比本征 型的要長。但由于雜質(zhì)濃度低,故非本征 光電效應(yīng)比本征型的弱得多。因光電探測(cè) 器的電阻對(duì)光敏感,故也稱為光敏電阻。 光伏 (PV)型探測(cè)器以光生電動(dòng)勢(shì)原理 來工作。當(dāng)光照射 pn結(jié)時(shí), p 區(qū)、 n區(qū)和 結(jié)區(qū)都產(chǎn)生電子 空穴對(duì),而 p 區(qū)的光生空 穴和 n區(qū)的光生電子被 pn結(jié)處的結(jié)電場(chǎng) 阻擋,不能進(jìn)入結(jié)區(qū)。只有 p 區(qū)的光生電子 可擴(kuò)散到 n區(qū)一側(cè)的結(jié)邊界, n區(qū)的光生 空穴 可擴(kuò)散到 p區(qū)一側(cè)的結(jié)邊界。同時(shí), 結(jié)區(qū)的光生電子 空穴對(duì)受結(jié)電場(chǎng)的作用 而分開,電子漂向 n區(qū),空穴漂向 p區(qū)。上 述過程的總效果是使 p區(qū)和 n區(qū)各自獲得光 生正電荷和負(fù)電荷,使 pn結(jié)的勢(shì)壘高度 降低。這種由光輻射而產(chǎn)生的勢(shì)壘變化稱 之為光生電動(dòng)勢(shì),此現(xiàn)象叫光生伏打效應(yīng)。 可將上述過程總結(jié)為三個(gè)主要物理 過程: ? 吸收光能發(fā)出非平衡電子空穴對(duì); ?非平衡電子和空穴從產(chǎn)生處向非均 勻勢(shì)場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)可以是擴(kuò) 散運(yùn)動(dòng)也可是飄移運(yùn)動(dòng); ?非平衡電子和空穴在非均勻勢(shì)場(chǎng)區(qū) 作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)而分離。 這種 非均勻勢(shì)場(chǎng)可以是 pn結(jié)、金屬與半 導(dǎo)體間的肖特基勢(shì)壘和異質(zhì)結(jié)等。 肖特基勢(shì)壘光電探測(cè)器是光伏探測(cè)器 的一種。將金屬沉積在半導(dǎo)體表面。由于 金屬和半導(dǎo)體中的載流子所處的能級(jí)的差 異,它們會(huì)由高能級(jí)向低能級(jí)方向轉(zhuǎn)移, 其結(jié)果是出現(xiàn)內(nèi)建電場(chǎng)。由于此電場(chǎng)對(duì)上 述轉(zhuǎn)移的抑制,很快就達(dá)到平衡,形成穩(wěn) 定的結(jié)區(qū)勢(shì)壘 肖特基勢(shì)壘 (Schottky— barrier). 當(dāng)入射光輻射打破這種平衡時(shí),就產(chǎn)生 光伏效應(yīng)。在這種器件中, 勢(shì)壘就在半 導(dǎo)體表面形成,光生載流子直接在勢(shì)壘 區(qū)內(nèi),這既省去了擴(kuò)散時(shí)間,又減少了 復(fù)合損失,使器件響應(yīng)快、靈敏度高。 但入射光要通過金屬層,有部分光能損 失。 Josephson界探測(cè)器。 1962年 Josephson 指出:在兩片超導(dǎo)體之間夾一層薄絕緣 材料 (如厚 103?m的氧化層 ),形成小 勢(shì)壘 的弱耦合結(jié)。由于結(jié)兩邊超導(dǎo)體種電子 的相位相關(guān)性和量子隧道效應(yīng),電子可 穿過此絕緣層。這種具有量子隧道效應(yīng) 的弱耦合結(jié)叫做 Josephson結(jié)。 若將外路連通,街上就有零偏壓超 導(dǎo)電流,稱之為直流 Josephson電流。如 在結(jié)上另加直流電壓 V,則結(jié)上除有直流 Josephson電流外,還有一交流超導(dǎo)電流, 即交流 Josephson電流,其頻率與 V成正比。 若有輻射照射在結(jié)上,則流過結(jié)的零偏壓 超導(dǎo)電流將發(fā)生變化,至使界的伏安特性 改變?;丝芍瞥尚阅軆?yōu)良的探測(cè)器 Josephson結(jié)探測(cè)器。 目前點(diǎn)接觸型 Josephson結(jié)探測(cè)器達(dá) 到的
點(diǎn)擊復(fù)制文檔內(nèi)容
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