光电检测技术第三章光电检测器

《光电检测技术第三章光电检测器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光电检测技术光电工程学院长春理工大学第三章：光电检测器件第一节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二、有关噪声方面的参数三、其它参数第二节真空光电探测器件一、光电发射材料二、光电倍增管第三节半导体光电检测器件一、光敏电阻二、光电池三、光敏二极管四、光敏三极管第四节各种光电检测器件的性能比较和应用选择一、接收光信号的方式二、各种光电检测器件的性能比较三、光电检测器件的应用选择光电检测器件根据光电检测器件对辐射的作用方式的不同(或说工作机理的不同)，可分为光子检测器件和热电检测器件两大类。光电检测器件和热电检测器件比较：1、热电检测器件：①响应波长无选择性。即它

2、对从可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感；②响应慢。即吸收辐射产生信号需要的时间长，一般在几毫秒以上。如：热释电探测器、热敏电阻、热电偶和热电堆等。光电检测器件2、光电检测器件：①响应波长有选择性。因这些器件都存在某一截止波长，超过此波长，器件无响应；②响应快。一般为纳秒到几百微秒。非放大型如：真空光电管外光电效应放大型如：光电倍增管光电导效应如：光敏电阻内光电效应非放大型光二、光电池光生伏特放大型光三、场效应管、雪崩光电二极管光电检测器件光子器件热电器件真空器件固体器件光电管光电倍增管真空摄像管变像管像增强管光敏电阻光电池光电二极管光电三极管光纤传感器电荷耦合器件CCD

3、热电偶/热电堆热辐射计/热敏电阻热释电探测器光电检测器件第一节：光电检测器件的基本特征参数一、有关响应方面的特性参数1．响应度(或称为灵敏度)-光电转换效能光电探测器输出信号（输出电压或输出电流）与输入辐射功率或光通量之比。一定入射光功率下，探测器输出电压或电流，可分为电压响应度或电流响应度。用公式表示如下：入射光功率光电检测器件注：对于一个给定器件，入射光波长不同，灵敏度将不同，因此又有光谱响应度和积分响应度。2、光谱响应度入射到探测器上的单色辐通量(光通量)所对应的光电探测器的输出电压或输出电流。对应的值越大，表明探测器愈灵敏。或光电检测器件3、积分响应度表明探测器对连

4、续辐射通量的反应程度；为器件的短波限；为器件的长波限。积分得连续辐射量产生的电流：光电检测器件4、响应时间描述光电探测器对入射辐射响应快慢的一个参数。即驰豫，当入射辐射到光电探测器后或入射辐射遮断后，光电探测器的输出上升到稳定值或下降到照射前的值所需时间称为响应时间。上升时间：从l0％上升到90％峰值处所需的时间。下降时间：从90％下降到10％处所需的时间。如图2—1：光电检测器件5、频率响应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，利用时间常数可得到光电探测器响应度与入射调制频率的关系，且时间常数决定了光电深酗器频率响应的带宽。光电探测器的响应随入射辐

5、射的调制频率而变化的特性。其关系如下：10.707ff上频率响应曲线上限截止频率光电检测器件二、有关噪声方面的参数（内部噪声）对这些随时间而起伏的噪声电压(流)按时间取平均值，则平均值等于零。但这些值的均方根不等于零，这个均方根电压(流)称探测器的噪声电压(流)。1、光电探测器件的噪声①热噪声或称约翰逊噪声，即载流子无规则的热运动造成的噪声。导体或半导体中每一电子都携带着电子电量作随机运动(相当于微电脉冲)，尽管其平均值为零，但瞬时电流扰动在导体两端会产生一个均方根电压，称为热噪声电压。热噪声存在于任何电阻中；热噪声与温度成正比；与频率无关。是白噪声。光电检测器件②散粒噪声

6、或称散弹噪声，即穿越势垒的载流子的随机涨落(统计起伏)所造成的噪声。在每个时间间隔内，穿过势垒区的载流子数或从阴极到阳极的电子数都围绕一平均值上下起伏。同样是白噪声。③产生复合噪声载流子的产生率与复合率在某个时间间隔也会在平均值上下起伏。这种起伏导致载流子浓度的起伏，从而也产生均方噪声电流。频率越低，电流较大时，该噪声就越大。光电检测器件④1/f噪声-或称闪烁噪声或低频噪声这种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问发生微火花放电而引起的微电爆脉冲。频率越低，噪声越大。2、衡量噪声的参数①信噪比(S／N)判断噪声大小的参数，常用分贝表示（d

7、B）。在负载上产生的信号功率与噪声功率之比。若用分贝（dB）表示，为:光电检测器件注：利用S／N评价两种光电器件性能时，必须在信号辐射功率相同的情况下才能比较。但对单个光电器件，其S／N的大小与入射信号辐射功率及接收面积有关。如果入射辐射强，接收而积大，S／N就大，但性能不一定就好。因此用此参数评价器件有一定的局限性。②等效噪声输入(ENl)-器件在特定带宽内(1Hz)产生的均方根信号电流恰好等于均方根噪声电流值时的输入通量。在确定光电器件的探测极限时使用，出厂前标定好了的，设计电路时或选择器件时直接使用。光电检测