资源描述：
《光电位置传感器psd特性及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、光电位置传感器PSD特性及其应用第24卷第4-5期2002年8月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSVol_24.No.4-5August,2002文章编号:1005—5630(2002)4/5—0030—04光电位置传感器PSD特性及其应用曾超，李锋，徐向东(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，杭州310027)摘要:对光电位置传感器PSD的结构，工作原理，特性进行了分析和概述;并介绍了PSD在二维定位测量屮的应用;最后分析了造成系统误差的主要原因.关键词:住置传感器;光屯器件中图分类号:TP212.14文献标识码:ACharacterisiticsOfOptOelectr
2、OnicpositionsensitivedetectoranditsapplicationZENGChao,LIFeng,xUXiang一dong(StateKeyLaboratoryofModernOpticalInstrumentation,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Thearchitecture,principleandcharactersofpositionsensitivedetectorareanalyzedandoutlinedinthepaper.TheapplicationofPSDintwo
3、一dimensionpositionmeasurementisintroduced.Thesystemerrorsarealsoanalyzed.Keywords:positionsensitivedetector,optoelectronicdevice1引言高灵敏度光电位置传感器PSD(PositionSensitiveDetector)是一种新型的光电器件，或称为坐标光电池，它是一种非分割型器件，可将光敏面上的光点位置转化为电信号•当一束光射到PSD的光敏面上时，在同一面上的不同电极之间将会有电流流过，这种电压或电流随着光点位置变化而变化的现象就是半导体的横向光电效应•因此利用
4、PSD的pn结上的横向光电效应可以来检测入射光点的照射位置.它不像传统的硅光电探测器只能作为光电转换，光电耦合，光接收和光强测量等方面的应用;而能直接用来测量位置，距离，高度，角度和运动轨迹等•它与阵列式图像传感器也不一样，不像I占I态图像传感器的测量表而由于敏感单元有一定大小而存在死区;PSD器件能连线检测光点的位置，没有死区分辨力高，适配电路简单等特点;正日益引起人们的重视.2二维PSD的结构和工作原理PSD的工作原理基丁横向光电效应，图1显示了其结构.PSD由三层构成，最上一层是P层,下层是N层，中间插入一-较厚的高阻I层，形成P-I-N结构，此结构的特点是I层耗尽区宽，结电容
5、小，光牛载流子儿乎全部都在I层耗尽区中产生，没有扩散分量的光电流,因此响应速度比普通pn结光电二极管要快得多•当PSD表面受到光照射时,在光斑位置处产生比例于光能量的电子一空穴对流过P层电阻，分别从设置在P层相对的两个电极上输出光电流•和，由于P层电阻是均匀的，电极输出的光电流反比于入｝收稿FI期:2002—06—30作者简介:曾超（1977一），男，云南昆明人，硕士研究生，从事光电位置传感器PSD的应用研究.第4-5期曾超等:光电位置传感器PSD特性及其应用?31?射光斑位置到各自电极Z间的距离，光电流和I可以用下面两种方式表示:(1)当坐标原点选在PSD中心时：11—.(L—X/
6、1)/2L12一I.(L+X/1)/2L(2)当坐标原点选在PSD一端时：11一o(2L—XB)/2L12—oXB12Li一光电流i:八上’1!11一IIK一£LP层I层N层(1)⑵(3)⑷图1PSD剖面图由上式可知,z是光能量(.)与位置的函数;实际应用中,由于光源光功率的波动及光源与PSD间距离的变化,1•并不是一个恒定值，为了消除I.的影响，通常把输出电流的差与和相除作为位置检测信号，即：当坐标原点选在PSD中心时：XA—L(2—11)/(2+11)(5)当坐标原点选在PSD一端时：XB一2LI2/(2+1)(6)只要检测出和的大小，即可以算出光点所在的位置.3二维PSD在定位
7、测量中的应用3.1二维方形PSD器件二维方形PSD器件在X,Y两个方向上的感光层是独立的，分别感受X,Y方向光点位置的变化，其原理示意图如图2所示.基于相同的工作原理，可以导出二维方形PSD器件的位置参数与电极上的电流关系表达式（坐标原点为器件屮心）：5yi图2二维PSD原理示意图x2一xlzX2+—Xl=—L—（7）32?光学仪器第24卷芒（七）Y,+YL,3.2二维PSD在定位系统中的应用将二维方形PSD应用于定位系统中，模拟PSD对准物体的过程，确定
