6、 Microwave and Photonic Devices and optical ab

1SpecializedEnglishSchoolofPhysics&OptoelectronicEngineeringW.Zhang电子科学与技术专业英语》》2Chapter2SemiconductorDevice电子科学与技术专业英语》》2.3MicrowaveandPhotonicDevices3电子科学与技术专业英语》》2.3.1MicrowaveDevices4Themicrowavefrequenciescovertherangefromabout1GHz(109Hz)to1000GHz,withcorrespondingwavelengthsfrom30to0.03cm.微波频率覆盖了1GHz(109Hz)到1000GHz的范围，其相应的波长是30到0.03cm(giga).电子科学与技术专业英语》》5Thefrequenciesfrom30to300GHzarecalledthemillimeterwaveband,becausethewavelengthisbetween10and1mm;higherfrequenciesarecalledthesubmillimeterwaveband.频率范围在30到300GHz的波叫做毫米波，因为其波长在10mm到1mm之间，再高一点的频率叫做亚微米波。电子科学与技术专业英语》》6Manysemiconductordevicesdiscussedinthepreviouschapterscanbeoperatedinthemicrowaveregion.However,toachievecapability,thedevicedimensionsmustbereducedandtheparasiticcapacitanceandresistancemustbeminimized.前面几章讨论的许多半导体器件都可以在微波波段运行。但是为了获得性能，必须减小器件的尺寸，寄生的电容和电阻必须最小。电子科学与技术专业英语》》7Forexample,inaMESFETthegatelengthmustbereducedtoincreasethecutofffrequency,andthecontactresistancetothesourceandthedrainmustbeloweredsothatthefrequencyresponseisnotlimitedbytheRCproduct.例如，MESFET(Metal-SemiconductorFieldEffectTransistor)器件中必须减小栅极长度以提高截止频率，必须减少源极和漏极的接触电阻以使频率响应不受RC的限制。电子科学与技术专业英语》》8910Table2-1summarizestherepresentativemicrowavedevicesandtheiroperationalprinciples.Inthischapter,weconsiderfourspecialmicrowavedevices:thetunneldiode,theIMPATTdiode,theBARITTdiode,andthetransferred-electrondevice.表2-1总结了具有代表性的微波器件和它们的运行原理。这章中，我们考虑四种特别的微波器件：tunnel二极管，IMPATT二极管，BARITT二极管,和传递电子的器件。电子科学与技术专业英语》》11Weshallinvestigatetheoperationalprinciplesofthesedevicesandhowtheycanbeusedinmicrowaveapplications.我们将研究这些器件的原理和它们怎样用在微波应用中。电子科学与技术专业英语》》12电子科学与技术专业英语》》2.3.3OpticalAbsorption13Figure2-15showsthebasictransitionsinasemiconductor.Whenthesemiconductorisilluminated,photonsareabsorbedtocreateelectron-holepairsasshownat(a)inFigure2-15ifthephotonenergyisequaltothebandgapenergy,thatishvisequalsEg.).•图2-15显示了半导体中的基本跃迁过程。当光照射半导体时，光子被吸收，产生电子空穴对，如图2-15(a)中光子能量等于禁带宽度，即hv等于Eg。电子科学与技术专业英语》》1415IfhvisgreaterthanEg,anelectron-holepairisgeneratedand,inaddition,excessenergy(hv–Eg)isdissipatedasshownat(b)inFigure2-15.Bothprocesses(a)and(b),arecalledintrinsictransitions(orband-to-bandtransitions。•如果光子能量hv大于禁带宽度Eg，产生一个电子空穴对，多余的能量会耗散掉，如图2-15(b)，过程(a)和(b)都叫做本征跃迁(或带间跃迁)。电子科学与技术专业英语》》16Ontheotherhand,forhvlessthanEg,aphotonwillbeabsorbedonlyifthereareavailableenergystatesintheforbiddenbandgapduetochemicalimpuritiesorphysicaldefectsasshownat(c)inFigure2-15.Process(c)iscalledextrinsictransition.•另一方面，如果hv小于Eg，只有当禁带里面存在由于化学杂质或物理缺陷产生的杂质能级时才可以发生光的吸收，如图2-15(c)所示，过程(c)叫做间接跃迁。电子科学与技术专业英语》》17Thisdiscussionalsoisgenerallytrueforthereversesituation.Forexample,anelectronattheconductionbandedgecombiningwithaholeatthevalenceedgewillresultintheemissionofaphotonwithenergyequaltothatofthebandgap•上面的讨论也适用于相反的过程。例如导带边的电子和价带边的空穴复合，发射一个能量为禁带宽度的光子电子科学与技术专业英语》》18AssumethatasemiconductorisilluminatedfromalightsourcewithhvgreaterthanEgandaphotonfluxofΦ0(inunitsofphotonspersquarecentimeterpersecond),Asthephotonfluxtravelsthroughthesemiconductor,thefractionofthephotonsabsorbedisproportionaltotheintensityoftheflux.•假定用光子能量为hv的光照射半导体，hv比Eg大,光子流为Φ0(每秒每平方厘米流过的光子数)，因为光子通量通过半导体，被吸收的部分正比于光强。电子科学与技术专业英语》》19Therefore,thenumberofphotonsabsorbedwithinanincrementaldistanceΔxisgivenbyαΦ(x)Δx,whereαisaproportionalityconstantdefinedastheabsorptioncoefficient•所以，Δx距离内吸收的光子数是αΦ(x)Δx，α是比例系数，定义为吸收系数。电子科学与技术专业英语》》20Thefractionofphotonfluxthatexitfromtheotherendofthesemiconductoratx=WisxeW0)(从半导体另一端出射的光强是电子科学与技术专业英语》》21Theabsorptioncoefficientαisafunctionofhv.Figureshowsthemeasuredabsorptioncoefficientforsomeimportantsemiconductorsthatareusedforphotonicdevices.•吸收系数α是hv的函数,图显示了应用于光电子器件中的一些重要的半导体的吸收系数，电子科学与技术专业英语》》22Alsoshownistheabsorptioncoefficientforamorphoussilicon(dashedcurve),whichisanimportantmaterialsforsolarcells.Theabsorptioncoefficientdecreasesrapidlyatthecutoffwavelengthλc;thatis。•也显示了无定形硅的吸收系数，无定形硅是太阳能电池的重要材料。吸收系数在截止波长λc处迅速降低电子科学与技术专业英语》》23BecausetheopticalbandtobandabsorptionbecomesnegligibleforhvEg,orλλc.mEgc24.1因为当hvEg,或λλc时光学带间吸收可以忽略。电子科学与技术专业英语》》241integratedcircuit集成电路2crystalgrowth晶体生长3depletionregions耗尽区4metallurgicaljunction合金结5point-contact点接触6emitterjunction发射结7collectorjunction集电结8package封装9electricalresistance电阻10Solarcell太阳能电池写出科技英语中专业词汇的英语表达2511microchip芯片12inputport输入端13voltagegain电压系数14reversebiased反偏15forwardbiased前偏16solid-phasediffusion固相扩散17milliwattdevice毫瓦器件18baseregion基区19recombination复合20defectcurrent亏损电流写出科技英语中专业词汇的英语表达2621majoritycarriers多数载流子22leakagecurrent漏电流23saturationcurrents饱和电流24transportform传输模式25semiconductordevices半导体器件26intrinsicdensity本征密度27ohmiccontacts欧姆接触28opencircuit开路电流29microwavefrequencies微波频率30near-infrared近红外写出科技英语中专业词汇的英语表达27•Nowadaysmanyemployeesliketocomplainabouttheiridiot(笨蛋）boss.Whattheydon’trealizeisthatifthestupidbosswerealittlesmarter,they’dlosetheirjobs.电子科学与技术专业英语》》28•现今，有许多员工喜欢抱怨他们的笨蛋老板。他们没有认清一件事，那就是如果他们的笨蛋老板聪明一些，他们将失业。电子科学与技术专业英语》》