《光电检测器》PPT课件

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1、第二章光电检测器件§2-1光电检测技术的特性参数§2-2真空光电探测器件§2-3半导体光电检测器件§2-4各种光电器件的性能比较及选择1§2-1光电检测器件的基本特性参数一.有关响应方面的特性参数1、响应度（灵敏度）(1)响应度是光电探测器输出信号与输入辐射功率之间关系的度量。(2)用来描述光电转换的效能（效率)。(3)根据光电转换信号不同，可分为电压响应度SV和电流响应度SI。2§2-1光电检测器件的基本特性参数一.有关响应方面的特性参数2、光谱响应度(1)相同光功率而不同波长的单色光入射时，光电探测器输出的信号不同，因此引入光谱响应度概念。(2)光谱

2、响应度是光电探测器的输出信号与入射单色辐射通量（光通量）之比。(3)根据转换信号不同，可分为电压光谱响应度SV（λ）和电流光谱响应度SI（λ）。3§2-1光电检测器件的基本特性参数一.有关响应方面的特性参数3、积分响应度(1)积分响应度是描述光电探测器对连续辐射通量（光通量）的反应程度。(2)连续辐射通量（光通量）是单色辐射通量（光通量）对波长的积分。总输出光电信号为各单色光引起的光电信号的总和。(3)根据光电转换信号不同，可分为电压响应度S0V和电流响应度S0I。4§2-1光电检测器件的基本特性参数一.有关响应方面的特性参数4.响应时间(1)响应时间是

3、描述光电探测器对入射辐射响应快慢的一个重要参数。(2)一般用上升时间与下降时间来表述。(3)从10%上升到90%峰值所需时间称为上升时间；从90%下降到10%峰值所需时间称为下降时间。5§2-1光电检测器件的基本特性参数一.有关响应方面的特性参数5.频率响应(1)光电探测器信号产生和消失存在一个滞后过程，因此入射光辐射的调制频率对探测器的响应影响较大。(2)光电探测器的响应随入射辐射的调制频率而变化的特性称为频率响应。0.7071f6§2-1光电检测器件的基本特性参数二.有关噪声方面的特性参数1.探测器的主要噪声来源(1)热噪声—也称约翰逊噪声，是载流子

4、无规则的热运动造成的噪声。与温度成正比。(2)散粒噪声—也称散弹噪声，使穿越势垒的载流子的随机涨落所造成的噪声。(3)产生-复合噪声—是载流子的产生率与复合率在某个时间间隔内在平均值上下起伏造成的噪声。(4)1/f噪声—也称闪烁噪声或低频噪声，是由于光敏层的微粒不均匀或不必要的微量杂质的存在，当电流流过时在微粒间发生微火花放电而引起的微电爆脉冲。特点：频率越低噪声越大。7§2-1光电检测器件的基本特性参数二.有关噪声方面的特性参数2.衡量噪声的参数(1)信噪比—是判断噪声大小的常用参数。它是在负载电阻上的信号功率与噪声功率之比。(2)等效噪声输入—特定带

5、宽内产生的均方根信号等于均方根噪声电流值时的输入通量。(3)噪声等效功率—信噪比为1时，入射到探测器的辐射通量。(4)探测率—噪声等效功率的倒数。(5)暗电流—没有输入信号和背景辐射时流过的电流。8光辐射检测器件一览表（光子检测器件）（光电发射检测器件）9§2-2真空光电探测器件真空光电管真空光电管的外观10真空光电管真空光电管的组成1、真空光电管由玻壳、光电阴极和阳极三部分组成。2、为了防止氧化和电子与气体的碰撞，将管内抽成真空。3、光电阴极即半导体光电发射材料，涂于玻壳内壁，受光照时，可向外发射光电子。4、阳极是金属环或金属网，置于光电阴极的对面，加

6、正的高电压，用来收集从阴极发射出来的电子。§2-2真空光电探测器件11真空光电管真空光电管的特点1、光电阴极面积大，灵敏度较高，一般积分灵敏度可达20～200μA/lm；2、暗电流小，最低可达10-14A；3、光电发射弛豫过程极短。4、一般体积都比较大、工作电压高达百伏到数百伏、玻壳容易破碎等。§2-2真空光电探测器件12光电倍增管（PMT）光电倍增管的外观§2-2真空光电探测器件13光电倍增管光电倍增管的组成光窗—光窗分侧窗式和端窗式两种，是入射光的通道。常用的光窗材料有钠钙玻璃、硼硅玻璃、紫外玻璃、熔凝石英和氟镁玻璃等。入射光光电阴极聚焦电极二次发射

7、电子倍增系统最后一级倍增级阳极管座管脚光窗§2-2真空光电探测器件14光电倍增管光电倍增管的组成光电阴极—接收入射光，向外发射光电子。所以倍增管光谱特性的长波阈值决定于光电阴极材料，同时对整管灵敏度也起着决定性作用。§2-2真空光电探测器件入射光光电阴极聚焦电极二次发射电子倍增系统最后一级倍增级阳极管座管脚光窗15光电倍增管光电倍增管的组成电子光学系统—是适当设计的电极结构，使前一级发射出来的电子尽可能没有散失地落到下一个倍增极上，也就是使下一级的收集率接近于1。§2-2真空光电探测器件入射光光电阴极聚焦电极二次发射电子倍增系统最后一级倍增级阳极管座管脚

8、光窗16光电倍增管光电倍增管的组成倍增系统—是由许多倍增极组成的综合体，每个倍增