Терагерцевая электроника, Григорьев А.Д., 2020

Терагерцевая электроника, Григорьев А.Д., 2020.
 
   В книге рассматриваются свойства электромагнитных колебаний и волн терагерцевого диапазона, особенности их взаимодействия с веществом и причины образования так называемого «терагерцевого провала». Изложены принципы действия, элементы теории, конструкции и параметры источников и детекторов терагерцевого излучения, основанных как на квантовых эффектах, так и на процессах транспорта носителей заряда в различных средах. Рассматриваются лазеры терагерцевого диапазона, источники и детекторы, основанные на фотопроводимости; полупроводниковые, сверхпроводящие и вакуумные источники и детекторы. Подробно описаны проблемы продвижения «классических» микроволновых электровакуумных приборов в терагерцевый диапазон.
Автор надеется, что книга будет полезна разработчикам приборов и аппаратуры терагерцевого и микроволнового диапазонов, аспирантам и студентам, изучающим микроволновую электронику, а также ученым и инженерам, использующим терагерцевое излучение в своей деятельности.




Характеристики ТГЧ-излучения.
Распространение волн терагерцевого диапазона подчиняется тем же законам, что и распространение волн соседних диапазонов. Однако взаимодействие ТГЧ-излучения с веществом имеет ряд существенных особенностей. Эти особенности определяются прежде всего энергетическими параметрами ТГЧ-излучения. На средней частоте терагерцевого диапазона 1 ТГц энергия кванта излучения (фотона) составляет 4,1 мэВ. Эта энергия недостаточна для ионизации атомов, поэтому терагерцевое излучение (так называемые Т-лучи) не является ионизирующим и при достаточно малой интенсивности безопасно для живых организмов. Эта энергия также недостаточна для создания электроннодырочных пар в собственных полупроводниках (ширина запрещенной зоны GaAs, например, составляет 1,43 эВ).

Однако, энергия фотонов Т-лучей достаточна для стимулирования переходов между близко расположенными вращательными энергетическими уровнями молекул, для возбуждения колебаний коллективных мод ДНК и белков, плазмонов в твердом теле. Энергия кванта терагерцевого излучения соответствует энергии водородных связей и ван-дер-ваальсовских сил межмолекулярного взаимодействия. Она сравнима также с величиной энергетической щели сверхпроводников. В терагерцевом диапазоне находятся атомные и молекулярные спектры высоковозбужденных ридберговских состояний. Поэтому Т-лучи поглощаются по-разному молекулами различных веществ и их можно использовать для определения состава вещества (терагерцевая спектрометрия).

СОДЕРЖАНИЕ.
Предисловие. 
Введение.
Глава 1. Взаимодействие терагерцевого излучения с веществом. 
1.1. Распространение ТГЧ-волн. 
1.2. Преломление и отражение волн. 
1.3. Характеристики ТГЧ-излучения. 
1.4. Распространение в атмосфере Земли.
1.5. Взаимодействие с диэлектриками. 
1.6. Взаимодействие с металлами. 
1.7. Взаимодействие со сверхпроводниками.
1.8. Взаимодействие с полупроводниками. 
1.8.1. Полупроводниковые материалы.
1.8.2. Нелинейная поляризация. 
1.8.3. Внутренний фотоэффект.
1.8.4. Эффект Дембера. 
1.8.5. Явление отрицательной дифференциальной подвижности (ОДП). 
1.8.6. Явления на потенциальных барьерах.
1.9. Взаимодействие с 2D-структурами.
1.10. Взаимодействие с биологическими объектами. 
Глава 2. Квантовые источники терагерцевого излучения.
2.1. Эффективность лазеров в ТГЧ-диапазоне. 
2.2.Молекулярные лазеры с оптической накачкой.
2.3. Квантовые каскадные лазеры.
2.3.1. Прицип действия.
2.3.2. Дизайны ККЛ.
2.3.3. Структура ККЛ.
2.3.4. Резонаторы ККЛ. 
2.3.5. Условия самовозбуждения.
2.3.6. Перестройка частоты.
2.3.7. Повышение рабочей температуры ККЛ.
2.4. Графеновые лазеры. 
2.5. Германиевые и кремниевые лазеры.
2.5.1. Принцип действия. 
2.5.2. Лазеры на подзонных переходах.
2.5.3. p–Ge-лазеры на циклотронном резонансе.
2.5.4. Кремниевые лазеры.
Глава 3. Сверхпроводящие источники терагерцевого излучения.
3.1. Генераторы на эффекте Джозефсона. 
3.2. Излучатели на ВТСП. 
Глава 4. Излучатели с лазерной накачкой. 
4.1. Принцип действия излучателей на фотопроводимости. 
4.1.1. Фотопроводящая антенна. 
4.1.2. Материалы для ФП-излучателей. 
4.2. Конструкции и параметры импульсных генераторов на ФПА. 
4.3. Фотопроводящие смесители.
4.3.1. Излучатели с большим эмиттером. 
4.3.2. Антенные смесители. 
4.3.3. Антенны.
4.4. Другие типы фотопроводящих излучателей. 
4.4.1. Смесители на основе p–i–n-структур. 
4.4.2. Излучатели на эффекте Дембера.
4.4.3. Излучатели на эффекте встроенного поля. 
4.4.4. Излучатели на ключах Остона.
4.5. Излучатели на основе нелинейного выпрямления. 
4.5.1. Излучатели на диэлектриках.
4.5.2. Излучатели на нелинейных полупроводниках. 
4.6. Излучатели на газах. 
Глава 5. Диодные источники ТГЧ-излучения.
5.1. Умножители частоты на варакторах.
5.1.1. Принцип действия. 
5.1.2. Варакторные диоды.
5.1.3. Гетеробарьерные варакторы.
5.1.4. Схемы умножителей частоты.
5.2. Генераторы на туннельных диодах.
5.2.1. Структура и принцип действия туннельного диода. 
5.2.2. Резонансный туннельный диод.
5.2.3. Генераторы и усилители на ТД. 
5.3. Генераторы на лавинно-пролетных диодах. 
5.3.1. Принцип действия ЛПД. 
5.3.2. Структуры ЛПД.
5.3.3. Генераторы на ЛПД.
5.4. Усилители и генераторы на диодах Ганна.
5.4.1. Принцип действия. 
5.4.2. Генераторы на диодах Ганна. 
Глава 6. Источники ТГц-излучения на транзисторах.
6.1. Биполярные транзисторы.
6.1.1. Принцип действия биполярного транзистора. 
6.1.2. Гетероструктурные БТ. 
6.1.3. Усилители и генераторы на биполярных транзисторах.
6.2. Полевые транзисторы.
6.2.1. Структура и принцип действия. 
6.2.2. Усилители на ТВПЭ.
6.3. Другие типы транзисторов ТГц-диапазона. 
6.3.1. Графеновые транзисторы. 
6.3.2. Алмазные транзисторы. 
6.3.3. Резонансные туннельные транзисторы. 
6.3.4. Транзисторы с вакуумным каналом.
Глава 7. Релятивистские источники излучения. 
7.1. Лазеры на свободных электронах. 
7.1.1. Устройство и принцип действия.
7.1.2. Анализ процесса излучения.
7.1.3. Параметры терагерцевых ЛСЭ. 
7.2. Гирорезонансные источники излучения.
7.2.1. Устройство и принцип действия.
7.2.2. Азимутальная группировка. 
7.2.3. Параметры и характеристики гиротронов ТГц-диапазона. 
Глава 8. Терагерцевые приборы М-типа.
8.1.Магнетроны.
8.1.1. Устройство и принцип действия.
8.1.2. Взаимодействие электронов с высокочастотным электрическим полем.
8.1.3. Магнетроны терагерцевого диапазона. 
8.2. Лампы бегущей и обратной волны типа М. 
Глава 9. Терагерцевые приборы О-типа.
9.1. Усилительные клистроны. 
9.1.1. Устройство и принцип действия.
9.1.2. Проблемы продвижения клистронов в ТГЧ-диапазон. 
9.1.3. Конструкция и параметры клистронов ТГЧ-диапазона. 
9.2. Лампы бегущей волны.
9.2.1. Устройство и принцип действия.
9.2.2. Конструкция и параметры ЛБВ терагерцевого диапазона.
9.3. Лампы обратной волны. 
9.3.1. Устройство и принцип действия.
9.3.2. Конструкция и параметры ЛОВ ТГЧ-диапазона.
9.4. Оротроны. 
9.4.1. Устройство и принцип действия.
9.4.2. Параметры и характеристики оротронов. 
9.5. Монотроны. 
9.5.1. Устройство и принцип действия.
9.5.2. Конструкция и параметры.
Глава 10. Детекторы терагерцевого излучения. 
10.1. Термоэлектрические преобразователи.
10.1.1. Болометры. 
10.1.2. Ячейки Голея.
10.2. Фотонные детекторы.
10.2.1. Сверхпроводящие детекторы. 
10.2.2. Детекторы на фотопроводящих антеннах.
10.3. Детекторы на полупроводниковых диодах. 
10.3.1. Лавинные детекторы.
10.3.2. Детекторы на квантовых точках. 
10.3.3. Туннельные детекторы.
10.3.4. Детекторы на горячих электронах. 
10.3.5. Детекторы на диодах Шоттки.
Заключение.
Приложения.
A. Электродинамические системы вакуумных терагерцевых приборов.
A.1. Замедляющие системы.
A.2. Резонаторы.
Б. Электронно-оптические системы терагерцевых приборов типа О.
Б.1. Электронные пучки.
Б.2. Электронные пушки.
Б.3. Магнитные фокусирующие системы. 
Б.4. Коллекторы. 
В. Технология изготовления деталей ТГЧ ЭП. 
В.1. Механическая обработка. 
В.2. Электроэрозионная обработка.
В.3. LIGA-технология.
В.4. DRIE-технология.
Список литературы. 
Предметный указатель.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Терагерцевая электроника, Григорьев А.Д., 2020 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу, если она есть в продаже, и похожие книги по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить книги


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по электронике :: электроника :: электротехника :: Григорьев