《光电导探测器》ppt课件

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1、3.2光电导探测器(PC-Photoconductive)某些物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸收，从而改变了物质电导率的现象称为物质的光电导效应。利用具有光电导效应的材料（如硅、锗等本征半导体与杂质半导体，硫化镉、硒化镉、氧化铅等）可以制成电导随入射光度量变化的器件，称为光电导器件。最典型的光电导器件是光敏电阻。3.2.1光敏电阻的工作原理和结构3.2.2光敏电阻的特性参数3.2.3光敏电阻的变换电路3.2.4常用光敏电阻3.2.5小结3.2.4应用实例3.2.1光敏电阻的工作原理和结构图示为光敏电阻的原理与器

2、件符号图。在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极便构成光敏电阻。当光敏电阻的两端加上适当的偏置电压Ubb后，当光照射到光电导体上，由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动，在电路中产生电流Ip，用检流计可以检测到该电流。一。光敏电阻工作原理光敏电阻演示当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。暗电流（越小越好）光电导增益参见书上推导过程p173－p175M>1的理解光电导内增益说明载流子已经渡越完毕，但载流子的平均寿命还未中止。这种现象可以这样理解：光生电子向正极运动，空穴向

3、负极运动，可是空穴的移动可能被晶体缺陷和杂质形成的俘获中心－陷阱所俘获。因此，当电子到达正极消失时，陷阱俘获的正电中心（空穴）仍留在体内，它又会将负电极的电子感应到半导体中来，被诱导进来的电子又在电场中运动到正极，如此循环直到正电中心消失。这就相当放大了初始的光生电流。如何提高M光电导内增益选用平均寿命长、迁移率大的半导体材料；减少电极间距离；加大偏压参数选择合适时，M值可达102量级光敏电阻分类本征型掺杂型入射光子的能量大于或等于半导体的禁带宽度时能激发电子－空穴对EcEvEg入射光子的能量大于或等于杂质电离能时就能

4、激发电子空穴对EcEvEg常用于可见光波段测试常用于红外波段甚至远红外测试光电导器件材料禁带宽度（eV）光谱响应范围（nm）峰值波长（nm）硫化镉（CdS）2.45400～800515～550硒化镉（CdSe）1.74680～750720～730硫化铅（PbS）0.40500～30002000碲化铅（PbTe）0.31600～45002200硒化铅（PbSe）0.25700～58004000硅（Si）1.12450～1100850锗（Ge）0.66550～18001540锑化铟（InSb）0.16600～700055

5、00砷化铟（InAs）0.331000～40003500常用光电导材料每一种半导体或绝缘体都有一定的光电导效应，但只有其中一部分材料经过特殊处理，掺进适当杂质，才有明显的光电导效应。现在使用的光电导材料有Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族化合物，硅、锗等，以及一些有机物。光敏电阻的结构:在一块光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其它绝缘材料基板上，两端接电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。二.光敏电阻的基本结构光敏面作成蛇形，电极是在一定的掩模下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。这种梳状电极可以保证有较大的受

6、光表面，也可以减小电极之间距离，从而减小极间电子渡越时间，提高灵敏度。1--光导层;2--玻璃窗口;3--金属外壳;4--电极;5--陶瓷基座;6--黑色绝缘玻璃;7--电阻引线。RG1234567(a)结构(b)电极(c)符号CdS光敏电阻的结构和符号（a）梳状结构：梳形电极间距很小，之间为光敏电阻材料，灵敏度高。（b）蛇形结构：光敏面为蛇形，两侧为金属导电材料，并在其上设置电极。（c）刻线式结构：在制备好的光敏电阻衬基上刻出狭窄的光敏材料条，再蒸涂金属电极。导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照表面薄层，虽然产生

7、的载流子也有少数扩散到内部去，但扩散深度有限，因此光电导体一般都做成薄层。灵敏度易受湿度的影响，因此要将导光电导体严密封装在玻璃壳体中。光敏电阻实物图当光敏电阻受到光照时，阻值减小。光电导效应：在光作用下使物体的电阻率改变的现象.3.2.2光敏电阻的主要特性参数光敏电阻为多数电子导电的光电敏感器件，它与其他光电器件的特性的差别表现在它的基本特性参数上。光敏电阻的基本特性参数包含光电导特性、时间响应、光谱响应、伏安特性与噪声特性等。一、光谱响应率光谱响应率表示在某一特定波长下，输出光电流(或电压)与入射辐射能量之比光谱响

8、应率为由和多用相对灵敏度曲线表示。在可见光区灵敏的几种光敏电阻的光谱特性曲线1-硫化镉单晶2-硫化镉多晶3-硒化镉多晶4-硫化镉与硒化镉混合多晶由图可见，这几种光敏电阻的光谱特性曲线覆盖了整个可见光区，峰值波长在515～600nm之间。因此可用于与人眼有关的仪器，例如照相机、照度计、光度计等。但它们的形状与V(λ)曲线还不完全一致