常用光电探测器课件.ppt

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1、常用光电探测器简介知识巩固光电探测器的物理效应光子效应光热效应响应波长有选择性，一般有截止波长，超过该波长，器件无响应响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感响应快，吸收辐射产生信号需要的时间短，一般为纳秒到几百微秒响应慢，一般为几毫秒知识巩固1）以下属于内光电效应的有（）A、光电发射效应B、光电导效应C、光生伏特效应D、光磁效应2）在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于()A、外光电效应B、内光电效应C、光电发射D、光导效应3）以下几种探测器属于热探测器的有：（）A、热电偶B、热释电探测器C、热敏电阻D、超导远红外探测器4）表征光电探测器探测微弱光信号能力的参

2、数是（）A、通量阈B、噪声等效功率C、探测度D、归一化探测度知识巩固1）以下属于内光电效应的有（BCD）A、光电发射效应B、光电导效应C、光生伏特效应D、光磁效应2）在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于(BD)A、外光电效应B、内光电效应C、光电发射D、光导效应3）以下几种探测器属于热探测器的有：（ABCD）A、热电偶B、热释电探测器C、热敏电阻D、超导远红外探测器4）表征光电探测器探测微弱光信号能力的参数是（ABCD）A、通量阈B、噪声等效功率C、探测度D、归一化探测度常用光电探测器光电导探测器——光敏电阻PN结光伏探测器的工作模式硅光电池——太阳电池光电二极管光热探测器热敏

3、电阻热释电探测器光电导探测器——光敏电阻无结光电探测器（无需形成pn结）光敏电阻或光导管（光照下改变自身的电阻率，光照愈强，器件自身的电阻愈小）没有极性——电阻随光照强度而变化的可变电阻器光电导探测器（光电导效应原理）本征型光敏电阻：非本征型光敏电阻：一般在室温下工作，适用于可见光和近红外辐射探测通常在低温条件下工作，常用于中、远红外辐射探测常用的光敏电阻有CdS、CdSe、PbS以及TeCdHg等。其中CdS是工业应用最多的，而PbS主要用于军事装备，光敏电阻在绝缘基片上淀积半导体薄膜，然后在薄膜面上蒸镀金或铟，形成梳状金属电极——间距很近的电极之间，具有较大的光敏面积，从而获得

4、很高的灵敏度。1.光敏电阻的结构和偏置电路M——光电导体的光电流内增益光敏电阻光敏响应特性光照特性和伏安特性时间响应特性稳定特性噪声特性2.光敏电阻的工作特性光敏电阻的性能可依据其光谱响应特性、照度伏安特性、频率响应、温度及噪声特性来判别；在实际应用中，可根据这些特性合理选择相应的器件。光敏电阻光敏响应特性对各种光的响应灵敏度随入射光的波长变化而变化的特性。常用光谱响应曲线、光谱响应范围及峰值响应波长来描述。三种光敏电阻的光谱响应特性曲线或光敏电阻光照特性理想光电转换关系式：实际光照特征呈非线性关系：CdS的光照特性曲线与器件的材料、尺寸、形状以及载流子寿命有关；电压指数，与接触电

5、阻等因素有关，其值一般为1~1.2；照度指数，由杂质种类及数量决定，其值一般为0.5~1.0。在低偏压、弱光照条件下光敏电阻伏安特性当时，最大。称为匹配状态。最大功率损耗限制:光敏电阻伏安特性偏置电压的选取原则：光敏电阻时间响应特性光敏电阻受光照后或被遮光后，回路电流并不立即增大或减小，而是有一响应时间。响应时间常数是由电流上升时间和衰减时间表示。光敏电阻的响应时间与入射光的照度，所加电压、负载电阻及照度变化前电阻所经历的时间（称为前历时间）等因素有关。光敏电阻稳定特性光敏电阻的阻值随温度变化而变化的变化率，在弱光照和强光照时都较大，而中等光照时，则较小。【例】CdS光敏电阻的温度

6、系数在10lx照度时约为0；照度高于10lx时，温度系数为正；小于10lx时，温度系数反而为负；照度偏离10lx愈多，温度系数也愈大。当环境温度在0～+60℃的范围内时，光敏电阻的响应速度几乎不变；而在低温环境下，光敏电阻的响应速度变慢。例如，-30℃时的响应时间约为+20℃时的两倍。光敏电阻的允许功耗，随着环境温度的升高而降低。光敏电阻噪声特性光电导探测器的噪声主要有三个噪声源贡献：产生-复合噪声、热噪声、1/f噪声。光敏电阻CdS和CdSe：可见光辐射探测器，低造价、高可靠和长寿命；光电导增益比较高(103～104)，响应时间比较长(大约50ms)。PbS：近红外辐射探测器，波

7、长响应范围在1～3.4μm，峰值响应波长为2μm，内阻（暗阻）大约为1MΩ，响应时间约200μs，室温工作能提供较大的电压输出；广泛用于遥感技术和红外制导技术。3.几种典型的光敏电阻光敏电阻InSb：近红外辐射探测器，室温下工作噪声较大，在77K下，噪声性能大大改善，峰值响应波长为5μm，内阻低（大约50欧），响应时间短（大约50×10-9s），适用于快速红外信号探测。HgxCd1-xTe探测器：化合物本征型光电导探测器，由HgTe和GdTe两种材料混在一起的固溶体，