《光辐射检测器》PPT课件

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1、第三章光辐射检测器件光电导检测器件光生伏特检测器件热电检测器件光敏电阻：利用光电导效应的材料制成电导率随着入射光辐射量变化而变化的器件。1、光敏电阻的结构及工作原理在绝缘材料装上梳形光电导体并封闭在金属或塑料外壳内，再在两端连上电极。3.1光电导检测器件光电导材料主要采用N型金属硫化物或硒化物。工作时在两端加上适当的偏置电压，则有电流通过。当改变光照，半导体内部因产生光生载流子而电阻减小。电阻的变化反应在电流的变化。光敏电阻分为：本征型半导体光敏电阻、杂质型半导体光敏电阻。本征型半导体光敏电阻常用于可见光长波长检测。杂质型半导体光

2、敏电阻常用于红外波段光辐射甚至于远红外波段光辐射的检测。光敏电阻特点：光谱响应范围宽工作电流大所测的光电强度范围宽灵敏度高无选择极性之分，使用方便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。常用光电导材料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）0.25700～5800

3、4000硅（Si）1.12450～1100850锗（Ge）0.66550～18001540锑化铟（InSb）0.16600～70005500砷化铟（InAs）0.331000～400035002、光敏电阻特性参数1）光电导灵敏度Sg按灵敏度定义（响应量与输入量之比）有:Gp：光电导，单位为西门子S（Ω-1）。E：照度，单位为勒克斯（lx）。Sg:单位为西门子/勒克斯（S/lx）或Sm2/W。2)光电特性光电流与照度的关系称为光电特性。I光：光电流E：照度α：电压指数Sg：光电导灵敏度U：光敏电阻两端所加的电压γ：光照指数γ与材料和

4、入射光强弱有关，对于硫化镉光电导体，在弱光照下γ＝1，在强光照下γ＝1/2，一般γ＝0.5～1。3）光谱特性光谱特性多用相对灵敏度与波长的关系曲线表示。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红外区几种光敏电阻的光谱特性曲线4）伏安特性在一定的光照下，加到光敏电阻两端的电压与光敏电阻的光电流之间的关系称为光敏电阻的伏安特性。光敏电阻的伏安特性曲线5）时间和频率特性光敏电阻的时间常数大，从而影响了光敏电阻对变化光照的响应。光敏电阻采用交变光照时，其输出将随入射光频率的增加而减小。照度越大时间常数越大。1-

5、硒2-硫化镉3-硫化铊4-硫化铅6）温度特性光敏电阻的温度特性很复杂，一般情况下相对光电导率随温度的升高而下降。硫化镉光敏电阻的温度特性曲线a)硫化镉单晶b)硫化镉多晶3、光敏电阻的应用优点：光谱响应范围宽，测光范围宽，灵敏度高，无极性之分。缺点：响应时间长、频率特性差、强光线性差、受温度影响大。主要用在红外区的弱光探测和开关控制上。1）使用中的注意事项：（1）当用于模拟量测量时，因光照指数γ与光照强弱有关，只有在弱光照下光电流与入射辐射通量成线性关系。（2）用于光度量测试仪器时，必须对光谱特性曲线进行修正，保证其与人眼的光谱光视

6、效率曲线符合。（3）光敏电阻的光谱特性与温度有关，温度低时，灵敏范围和峰值波长都向长波方向移动，可采取冷却灵敏面的办法来提高光敏电阻在长波区的灵敏度。（4）光敏电阻的温度特性很复杂，电阻温度系数有正有负，一般说，光敏电阻不适于在高温下使用，温度高时输出将明显减小，甚至无输出。（5）光敏电阻频带宽度都比较窄，在室温下只有少数品种能超过1000Hz，而且光电增益与带宽之积为一常量，如要求带宽较宽，必须以牺牲灵敏度为代价。（6）设计负载电阻时，应考虑到光敏电阻的额定功耗，负载电阻值不能很小。2）火焰检测报警器3）照相机电子快门4）照明灯

7、的光电控制真空光电器件光电导检测器件光生伏特检测器件热电检测器件利用半导体PN结光伏效应制成的器件称为光生伏特器件，也称结型光电器件。这类器件品种很多，包括：光电池、光电二极管、光电晶体管、光电场效应管、PIN管、雪崩光电二极管、光可控硅、阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏感探测器（PSD）、光电耦合器件等。暗电流小、噪声低、响应速度快、光电特性线形度好、温度影响小等特点。3.3光生伏特检测器件1、光电池光电池是利用光生伏特效应直接将光能转换为电能的器件。目前主要有硒光电池、硅光电池、砷化镓光电池和锗光电池四大类。硒光电池：光

8、谱响应与人眼接近，频谱较宽硅光电池：转换效率高砷化镓光电池：量子效率高、噪声小、光谱响应在紫外区和可见光区锗光电池：长波响应宽，多用于红外探测1）光电池的基本结构光电池的基本结构就是一个PN结。因衬底材料导电类型不同而分成2CR系列和2DR系列两种