9787122240613 光電産品電路設計(肖春華) 化學工業齣版社 肖春華 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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肖春華 著

圖書標籤:

• 光電産品
• 電路設計
• 電子技術
• 模擬電路
• 化學工業齣版社
• 肖春華
• 9787122240613
• 專業教材
• 高等教育
• 理工科

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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122240613

商品編碼：29563246129

包裝：平裝

齣版時間：2015-08-01

基本信息

書名：光電産品電路設計(肖春華)

定價：26.00元

作者：肖春華

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2015-08-01

ISBN：9787122240613

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書共分三篇，篇介紹光的輻射本質及其單位、熱輻射光源和氣體放電光源以及激光相關特性；第二篇講述常用光電原件、半導體激光器、常用光敏元件以及常用無源光器件。第三篇主要圍繞光電産品應用控製係統領域進行任務設計，使用目前主流的單片機作為控製係統的核心，以C51編程技術進行軟件開發，圍繞射頻通信技術、485總綫通信技術、GSM通信技術、PWM進行LED燈具調光技術、液晶顯示技術等通訊領域常用技術進行係統開發，內容來源於實際産品的設計製作，無論是器件的選型，還是電路的設計以及程序的編寫都反映瞭工程上的實際需求，融入瞭現代企業的新技術、新工藝、新的管理模式。
　　本書適閤於高職高專院校光、電類相關專業的實踐教學，也可作為課程設計、畢業設計和單片機接口技術課程的輔導教材。

目錄

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篇 光源技術基礎
任務一 學習光的輻射
任務目標
任務描述
知識鏈接
一、光的輻射本質
二、光度量及單位
三、熱輻射光源和氣體輻射光源
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

任務二 瞭解激光光源
任務目標
任務描述
一、任務內容
二、實施條件
三、安全提示
知識鏈接
一、激光的特性
二、激光的産生
三、激光器的種類
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

第二篇 常用光電器件
任務一 認識常用光電元件
任務目標
任務描述
一、任務內容
二、實施條件
三、安全提示
知識鏈接
一、可見光發光二極管
二、光電二極管
三、光電三極管
四、光電池
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

任務二 認識半導體激光器
任務目標
任務描述
一、任務內容
二、實施條件
三、安全提示
知識鏈接
一、半導體激光器概述
二、半導體激光器的工作原理
三、半導體激光器的特性
四、半導體激光器的應用
五、半導體激光器損壞原因和預防措施
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

任務三 認識常用光敏元件
任務目標
任務描述
一、任務內容
二、實施條件
三、安全提示
知識鏈接
一、光敏電阻
二、光敏電阻典型應用電路
三、光敏電阻的檢測方法
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

任務四 認識常用無源光器件
任務目標
任務描述
一、任務內容
二、實施條件
三、安全提示
知識鏈接
一、光縴連接器
二、光衰減器
三、光隔離器
四、光耦閤器
五、光開關
六、光波分復用器
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

第三篇 光電産品應用設計
任務一 使用C51編程控製LED發光二極管
任務目標
任務描述
一、任務內容
二、實施條件
三、安全提示
知識鏈接
一、C51程序設計技術
二、C51的數據類型
三、C51的運算符與錶達式
四、C51流程控製語句
五、C51的數組
六、指針
七、C51的函數
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

任務二 設計學生寢室用電管理係統
任務目標
任務描述
一、任務內容
二、實施條件
三、安全提示
知識鏈接
一、單片機應用係統開發概述
二、RF905射頻技術
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

任務三 設計光伏發電太陽能路燈係統
任務目標
任務描述
一、任務內容
二、實施條件
三、安全提示
知識鏈接
一、模塊化編程技術
二、太陽能電池闆簡介
三、太陽能蓄電池簡介
四、太陽能路燈係統簡介
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

任務四 設計室內LED節能控製係統
任務目標
任務描述
一、任務內容
二、實施條件
三、安全提示
知識鏈接
一、GPRS通信技術
二、485總綫通信技術
任務實施
任務檢查與評價
【思考與練習】

參考文獻

作者介紹

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肖春華，武漢軟件工程職業學院，講師，主修專業為電力電子與電力傳動，2007年至2008年工作於武漢華中數控股份有限公司，從事電子技術開發工作，2009年調入到武漢軟件工程職業學院通信技術教研室工作，主講《單片機技術》、《電子技術》、《單片機C語言程序設計》、《EDA技術》等課程。

文摘

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序言

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探索微觀世界的奧秘：光電材料與器件的創新之路 本書深入剖析瞭光電産品電路設計的核心原理與前沿技術，旨在為讀者提供一個全麵而深入的理解框架。我們將從最基礎的光與電的相互作用齣發，逐步揭示構成現代光電産品不可或缺的各類材料與器件的設計理念和實現路徑。 第一章：光與電的交響麯——基礎理論與相互作用 本章將首先為讀者構建紮實的理論基礎。我們將詳細闡述光的波粒二象性，以及電磁波的傳播特性，為理解後續的光電轉換過程打下堅實根基。隨後，我們將聚焦於半導體材料的能帶理論，這是理解光電轉換器件工作原理的關鍵。晶體結構、價帶、導帶、禁帶寬度等概念將被娓娓道來，並結閤不同半導體材料（如矽、鍺、砷化鎵等）的特，分析它們在光電應用中的優勢與局限。 接著，我們將深入探討光與物質相互作用的基本物理過程。光子與電子的碰撞、載流子的産生與復閤、光吸收與光發射的機製都將一一解析。量子力學中的吸收係數、發射係數等概念將得到詳細的闡釋，幫助讀者理解為何不同的材料對特定波長的光具有不同的響應。此外，本章還將介紹不同類型的光與物質相互作用，例如光電導效應、光伏效應、光緻發光效應、電緻發光效應等，並簡要提及它們在實際中的應用前景，為後續章節的器件設計鋪平道路。 第二章：光電轉換的基石——半導體材料的特與選擇 本章將聚焦於構成光電産品的核心——半導體材料。我們將係統地介紹多種重要的半導體材料，包括但不限於： 矽 (Si)：作為應用最廣泛的半導體材料，我們將深入探討其純化工藝、晶體生長技術（如直拉法、區熔法），以及不同摻雜（P型、N型）對導電類型和載流子濃度的影響。矽基光電器件的優勢在於其成熟的製造工藝和低廉的成本，但在特定波段的吸收效率和載流子壽命方麵存在一定限製。 砷化鎵 (GaAs)：與矽相比，GaAs具有更高的電子遷移率和直接帶隙，使其在高速光電子器件和高效率發光器件中錶現齣色。本章將介紹GaAs的晶體生長、錶麵處理技術，以及其與鋁（Al）、銦（In）等元素形成的閤金（如AlGaAs, InGaAs）如何通過調節帶隙來優化器件性能。 磷化銦 (InP)：InP及其閤金（如InGaAsP）在光通信領域占據重要地位，尤其是在1.3μm和1.55μm這兩個關鍵的通信窗口。我們將探討InP基材料的優勢，如高載流子遷移率和優良的耐輻射性能，並分析其在激光器、光電探測器等器件中的應用。 寬禁帶半導體材料 (SiC, GaN)：近年來，碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導體材料的興起為高溫、高壓、高頻和高功率應用帶來瞭新的機遇。本章將介紹這些材料的獨特優勢，如高擊穿電壓、高熱導率和優異的化學穩定性，並探討它們在電力電子、紫外探測、LED照明等領域的應用潛力。 在介紹各種材料的同時，本章還將強調材料選擇的準。我們將從帶隙（Band Gap）、載流子遷移率（Carrier Mobility）、載流子壽命（Carrier Lifetime）、吸收係數（Absorption Coefficient）、衍射/散射特性（Diffraction/Scattering Properties）、熱穩定性（Thermal Stability）、化學穩定性（Chemical Stability）以及製造成本（Manufacturing Cost）等多個維度進行綜閤分析，幫助讀者理解如何根據特定的應用需求，選擇最閤適的半導體材料。 第三章：捕捉光子——光電探測器的設計與應用 光電探測器是將光信號轉化為電信號的關鍵器件。本章將深入剖析各類光電探測器的設計原理、性能指標和典型應用。 光電導探測器 (Photoconductive Detectors)：我們將解釋光電導效應的原理，即光照引起的材料電導率變化，並詳細介紹PN結型光電導探測器、PIN結型光電導探測器以及APD（雪崩光電二極管）的工作機製。APDs的倍增效應將得到重點闡述，分析其如何實現信號的放大。 光伏探測器 (Photovoltaic Detectors)：本章將聚焦於利用光伏效應發電的探測器，如太陽能電池。我們將探討PN結、PIN結在光伏效應中的作用，並分析影響其能量轉換效率的關鍵因素，包括材料吸收、載流子分離與收集、錶麵復閤等。 光電倍增管 (Photomultiplier Tubes, PMTs)：盡管PMTs依賴於真空技術，但其極高的靈敏度和響應速度使其在低照度測量、粒子探測等領域仍不可替代。本章將介紹PMTs的電子倍增機製、陰極材料的選擇以及其在科學研究和工業檢測中的廣泛應用。 CMOS/CCD圖像傳感器：這些器件是現代成像技術的核心。我們將剖析CMOS和CCD圖像傳感器在像素結構、電荷耦閤、信號讀齣等方麵的設計差異，並分析它們在數碼相機、監控設備、科學儀器等領域的性能優勢。 本章還將詳細討論光電探測器的性能評估指標，如響應度（Responsivity）、量子效率（Quantum Efficiency）、噪聲等效功率（Noise Equivalent Power, NEP）、探測率（Detectivity, D）、帶寬（Bandwidth）、響應時間（Response Time）等，並結閤實際案例，指導讀者如何根據應用場景選擇閤適的探測器。 第四章：發射光芒——光源器件的設計與集成 與探測器相對應，光源器件負責産生光信號。本章將係統介紹各類光電器件中的光源設計與集成。 發光二極管 (Light Emitting Diodes, LEDs)：從最早的GaAsP紅光LED到如今的氮化物基藍光、綠光LED，以及全彩LED，本章將追溯LED技術的發展曆程。我們將深入研究PN結的發光原理，分析p-n異質結、量子阱等結構如何提高發光效率。同時，還將探討LED的封裝技術、散熱設計、驅動電路以及其在照明、顯示、指示等領域的廣泛應用。 半導體激光器 (Semiconductor Lasers)：激光器以其高方嚮性、高單色性和高相乾性在通信、測量、醫療、工業等領域扮演著至關重要的角色。本章將詳細介紹激光器的工作原理，包括增益介質、諧振腔、閾值電流等概念。我們將重點分析不同類型的半導體激光器，如分布式布拉格反射（DBR）激光器、分布反饋（DFB）激光器、量子級聯激光器（QCL）等，並探討其在特定波段的優勢。 光電耦閤器 (Optocouplers)：光電耦閤器是一種將電信號通過光信號進行隔離傳輸的器件，在電源隔離、信號安全等方麵具有重要意義。本章將介紹光電耦閤器內部的光源（通常是LED）與光電探測器（如光電晶體管、光電二極管）的耦閤設計，並分析其隔離電壓、傳輸速率等關鍵參數。 本章的重點在於理解不同光源在發光波長、輸齣功率、發光效率、響應速度、穩定性等方麵的差異，以及如何根據實際需求進行選擇與集成。 第五章：光電集成與電路設計——實現高效穩定的光電器件 掌握瞭光電器件的基礎原理後，本章將進一步深入探討如何將這些器件有效地集成到電路中，並進行優化設計，以實現高性能、高穩定性的光電産品。 光電器件的電氣接口與驅動電路設計：我們將分析不同光電器件（如LED、激光器、光電二極管、光電三極管等）的電氣特性，如正嚮壓降、反嚮漏電流、響應時間等，並設計相應的驅動電路。對於LED和激光器，我們將討論恒流驅動、PWM調光等技術。對於光電探測器，我們將設計跨阻放大器（TIA）等用於放大微弱光信號的電路。 信號處理與放大電路：光電探測器輸齣的信號往往微弱且包含噪聲，因此信號處理電路的設計至關重要。本章將介紹低噪聲放大器（LNA）、濾波器（如帶通濾波器、低通濾波器）的設計與應用，以提高信噪比。 反饋與控製係統：為瞭保證光電器件的穩定工作，反饋與控製係統不可或缺。例如，在激光器係統中，我們將討論自動功率控製（APC）和自動溫度控製（ATC）等反饋機製。在LED照明係統中，我們將討論亮度反饋和恒流控製。 低功耗設計：隨著便攜式設備和物聯網應用的普及，低功耗設計成為光電産品設計的關鍵考慮因素。本章將介紹如何通過選擇低功耗器件、優化電路拓撲、采用休眠模式等策略來降低整體功耗。 封裝與熱管理：光電器件的性能和壽命往往受到封裝和熱管理的影響。本章將探討不同封裝形式（如SMD、TO-can）的優缺點，以及如何通過散熱片、導熱材料等手段來有效控製器件的溫度，避免性能衰減和早期失效。 可靠性與電磁兼容性 (EMC) 設計：光電器件在復雜環境中工作，需要考慮其可靠性。本章將討論影響器件可靠性的因素，如應力、溫度、濕度等，並介紹相關的測試與評估方法。此外，還將簡要探討EMC設計，以確保光電器件不會對其他電子設備産生乾擾，也不會受到外部電磁乾擾的影響。 第六章：前沿探索與未來展望——光電技術的無限可能 本章將帶領讀者跳齣當前的技術框架，展望光電技術在未來的發展趨勢和潛在應用。 有機光電子 (Organic Optoelectronics)：我們將介紹有機半導體材料的優勢，如柔韌性、可溶液加工性，並探討其在OLED顯示、有機太陽能電池、有機光電探測器等領域的應用前景。 量子點光電子 (Quantum Dot Optoelectronics)：量子點的尺寸可調性賦予其獨特的發光和吸收特性。本章將討論量子點在LED、激光器、顯示技術（如QLED）以及生物成像等方麵的應用。 光計算與光通信的突破：隨著傳統計算能力的瓶頸日益凸顯，光計算正成為新的研究熱點。本章將探討光子晶體、光波導等技術在構建光計算單元中的潛力。同時，我們將分析光通信在速率、帶寬方麵的持續進步，以及新型光縴、調製格式等技術帶來的革新。 柔性與可穿戴光電器件：將光電器件集成到柔性基闆上，能夠實現可穿戴設備、智能紡織品等創新應用。本章將探討柔性電子學的挑戰與機遇。 生物光子學 (Biophotonics)：光與生命科學的交叉融閤催生瞭生物光子學。本章將介紹光在疾病診斷、藥物遞送、顯微成像等方麵的應用，以及生物傳感器、光動力療法等前沿技術。 通過對這些前沿技術的介紹，本書旨在激發讀者對光電領域創新活力的認識，並鼓勵讀者在未來積極探索和貢獻。 本書力求以清晰的邏輯、詳實的理論和豐富的實例，為讀者構建一個完整的光電産品電路設計知識體係，無論您是初學者還是有一定基礎的工程師，都能從中獲益，掌握駕馭光電世界的關鍵技術，為開發下一代創新光電産品奠定堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀給人的第一印象相當不錯，紙張的質量摸上去很厚實，不是那種一翻就捲邊的廉價紙張，油墨印得也很清晰，即便是那些復雜的電路圖，綫條也根根分明，這一點對於我們這種需要反復對照細節的讀者來說，簡直是福音。裝幀設計上看得齣是下過心思的，封麵沒有那種花裏鬍哨的裝飾，而是采用瞭比較沉穩的色調，一下子就能看齣這是一本偏嚮專業領域的硬核書籍。我個人特彆欣賞它在章節布局上的邏輯性，每一章的開頭都會有一個清晰的知識點導引，讓讀者在深入復雜的技術細節之前，心裏對這一部分的學習目標有個大緻的把握。而且，書中的插圖不僅僅是示意圖，很多地方配有實際的測量波形圖或者PCB布局的俯視圖，這極大地彌補瞭純文字描述的抽象性，使得晦澀難懂的理論知識瞬間變得可視化、可觸摸。這種注重閱讀體驗和實際應用導嚮的設計哲學，讓我在閱讀過程中感覺非常順暢，仿佛有一位經驗豐富的工程師在旁邊耐心講解，而不是麵對一堆冷冰冰的公式和代碼。即便是涉及到一些較新的光電元件參數，作者也盡可能地引用瞭最新的行業標準，體現瞭其內容的時效性和專業嚴謹性。

評分☆☆☆☆☆

從一個長期關注電子設計前沿的讀者的角度來看，這本書的價值在於它能有效彌閤理論知識與行業前沿技術之間的鴻溝。它並非僅僅復述已有的經典設計，而是通過對具體産品案例的剖析，展現瞭如何將這些經典理論靈活地應用於解決現代光電係統麵臨的挑戰，例如，如何在高頻工作狀態下維持低失真，或者如何設計齣對溫度漂移不敏感的補償電路。更重要的是，它在每一章末尾的“思考題”或“進階挑戰”部分，往往會設置一些開放性的問題，引導讀者去探索現有設計方案的局限性，並思考可能的改進方嚮。這無疑激發瞭讀者的批判性思維和創新精神，讓人在讀完閤上書本後，不是知識的停滯，而是新的探索欲望的開始。這本書與其說是一本教材，不如說是一本優秀工程師的“設計心法備忘錄”，它提供的設計哲學遠比具體的電路圖紙更有價值。

評分☆☆☆☆☆

作為一本偏嚮應用層麵的技術書籍，它在內容廣度與深度之間找到瞭一個令人稱奇的平衡點。廣度上，它覆蓋瞭從基礎的光電探測器原理到復雜的信號調理電路設計，再到最終的數據采集接口，形成瞭一個完整的係統鏈條。深度上，在每一個環節，比如跨阻放大電路的噪聲分析、或者高速數據傳輸的阻抗匹配，作者都沒有浮於錶麵，而是深入到運放的噪聲模型和傳輸綫理論的實際應用。最讓我印象深刻的是，它對不同工作模式下的電路性能進行瞭詳細的對比分析，比如，在低照度環境下，我們追求的是高增益和低噪聲，這時電路設計應側重於什麼；而在強光飽和區域，則需要考慮限幅電路的反應速度和動態範圍。這種分場景、分需求進行優化的思路，是教科書裏很少會著墨強調的，卻是在真實産品開發中決定成敗的關鍵。我感覺自己不再是孤立地學習某一個模塊的電路，而是學會瞭如何從一個整體係統的角度去優化每一個子電路的協同工作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格，說實話，非常貼近一綫工程人員的實際操作語境，完全沒有學術論文那種故作高深的腔調。作者在闡述原理時，總能巧妙地穿插一些“過來人”的經驗之談，比如某個參數的微小變動可能導緻整個係統信噪比的急劇惡化，或者在實際調試中，某個元件的選型常常因為成本和性能的博弈而陷入兩難。這種“接地氣”的敘述方式，對於我們這些從理論轉嚮實踐的工程師來說，價值是無可估量的。它教會的不僅僅是“如何設計”，更是“設計時應該避免什麼陷阱”。我特彆喜歡其中關於係統級噪聲抑製的章節，作者沒有僅僅停留在理論公式推導，而是詳細分析瞭不同布綫策略對EMI/EMC的影響，甚至給齣瞭一個具體的測試案例和修改後的效果對比，這種案例驅動的講解方式，極大地增強瞭學習的代入感和說服力。讀完這部分，我立刻迴去審視瞭我手頭上正在進行的一個項目，確實發現瞭一些因為忽略瞭版圖布局而埋下的隱患，可以說是及時雨。

評分☆☆☆☆☆

這本書的專業術語的解釋清晰而精準，這一點非常重要，因為光電領域涉及大量跨學科的詞匯，如果定義不清，後續的理解就會産生偏差。作者在首次引入一個復雜概念時，往往會先用最簡潔的語言給齣一個核心定義，然後迅速輔以一個簡化的數學模型或類比，確保讀者能快速建立直觀認知。比如在講解光電二極管的響應速度時，它不隻是給齣瞭一個時間常數公式，而是把它分解成瞭勢壘電容、擴散時間等幾個物理因素的疊加，讓讀者明白，提升速度的本質就是優化這些物理過程。此外，書中對公式的推導過程也保留得相當完整，雖然過程略顯冗長，但對於喜歡追根溯源的讀者來說，這是個極大的優點，保證瞭學習的嚴謹性，不會讓人産生“這個結論是怎麼來的”的疑問。它鼓勵的不是盲目套用公式，而是真正理解公式背後的物理意義和設計約束。