《光电检测技术》word版

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1、光电检测技术绪论第1节光电技术一、概述a)主要研究光与电之间的转换b)接收器件/发射器件/光电探测器件二、光电技术的发展a)半导体集成电路b)光纤传感器和光波导第2节光电技术的特点及应用一、光电系统a)光电能量系统、光电信息系统b)光电系统的主要类型（1）光-电型（应用最广泛）（2）光-电-光型（3）电-光-电型（4）光电混合型（5）电光混合型c)光电系统基本模型i.光电系统通常分为主动式和被动式两类。ii.光接收机可以分为两种基本类型，即功率探测接收机和外差接收机。二、光电检测所谓光电检测，指的是对光信号的调制变换和接收解调两个主要方面。光电检测系统中信息必须经

2、过两个基本的变换环节，调制与解调。光电检测系统分类（1）测量检查型（2）控制跟踪型（3）图像分析型三、光电器件凡能探测某种电磁辐射（自射线到红外线）的各种电子器件，都应归入光电探测器件。主要是固体的光电效应，就是固体中决定其电学性质的电子系统直接吸收入射光能，使固体的电学性质发生改变的现象。例如：光电子发射效应、光电导效应、光生伏特效应等。1、光电器件具有选择性的吸收2、光电器件器件通常具有灵敏度高，惰性小，响应速度快四、光电技术的应用和发展(1)有广泛的适用范围(2)有较高的信号检测能力(3)有较强的信息运算能力第一章光电器件的物理基础1-1光的概念与度量学中的

3、参量一、电磁波谱与光子能量公式二、辐射量与光度量三、辐射量与光度量的换算1、光谱量与积分量2、光谱光视效能K(λ)与光谱光视效率V(λ)四、朗伯余弦定律1-2半导体基础知识一、半导体的能带理论1、原子能级与晶体能带2、本征半导体（I型）3、杂质半导体二、热平衡状态下的载流子三、光辐射与半导体的相互作用1、本征吸收2、非本征吸收(杂质吸收、自由载流子吸收、激子吸收和晶格吸收)四、非平衡状态下的载流子1、产生与复合2、复合与非平衡载流子寿命τ五、载流子的输运1-3光电转换的物理基础－光电效应一、光电效应辐射→电子运动状态发生变化→光电导效应、光生伏特效应、光电子发射二

4、、光电效应分类a)外光电效应b)内光电效应(光电导效应、光生伏特效应、丹倍效应和光磁电效应)三、光电效应的物理现象（一）光电导效应a)光电导率b)本征半导体的光电导效应c)杂质半导体的光电导效应d)光电导体的灵敏度e)光电导的弛豫f)光电导的光谱分布（二）光生伏特效应⒈PN结的光生伏特效应⒉　异质结的光生伏特效应⒊　肖特基结的光生伏特效应4、丹倍效应5、光磁电效应（三）光电发射效应1、光电发射原理1、光电发射的基本定律2、光电发射长波限上述探测器件所依据的物理效应的共同特性是（1）光电效应的有、无只与入射光的波长、频率有关，与入射光的强度无关；—光电效应的产生，唯

5、一的取决于入射光的波长、频率以及器件的能级结构（2）光电效应的强弱既与入射光的强度有关，也与入射光的波长、频率有关。—入射光的强弱反映入射光子数的多少；入射光的波长、频率不同，器件对其的响应度不同。1-4光电器件的分类第二章光电探测器件2-1光电器件的性能参数一、光电器件的探测灵敏度（响应度）二、响应时间和频率响应（1）脉冲响应特性法（2）频率响应特性三、噪声等效功率（NEP）(最小可测功率)四、探测度D与比探测度D*五、量子效率2-2真空光电管和光电倍增管（PMT）一、真空光电管二、光电倍增管(PhotomultiplierTube)（一）光电倍增管工作原理及组

6、成a)光电倍增管工作原理b)光电倍增管工作过程c)光电倍增管组成（二）光电倍增管具体结构a)光电阴极(Photocathode)b)电子光学系统c)倍增系统（Dynodes）d)阳极（三）光电倍增管分类（四）光电倍增管的主要参量与特性1、灵敏度(阴极灵敏度/阳极灵敏度)2、电流放大倍数（增益）3、光电特性4、伏安特性5、暗电流ID6、噪声与噪声等效功率（五）微变等效电路（六）光电倍增管的应用电路1、供电电路2、光电倍增管的接地方式3、信号输出（1）负载电阻输出（2）运放输出4、光电倍增管使用注意要点2－3典型光电导器件－光敏电阻一、光敏电阻原理与结构1、原理2、结

7、构3、典型光敏电阻二、光敏电阻的基本特性1.光电导灵敏度Sg2、光电特性3、伏安特性4、温度特性5、时间响应6、噪声特性7、光谱响应8、暗电阻和暗电流三、光敏电阻的特点四、光敏电阻的电路1、基本偏置电路2、恒流电路3、恒压电路五、光敏电阻的应用2-4光生伏特器件一、光电池（一）结构原理（二）光电池的分类（三）符号及电路（四）特性(光电特性/伏安特性/输出功率/转换效率/光谱特性/温度特性/)（五）应用(1、光电池用作太阳能电池2、光电池用作检测元件3、光电池零伏偏置电路)（六）硅光电池组合件二、光电二极管1、与普通二极管相比:2、与光电池相比：（一）基本结构与原理

8、（二）性能