ZnO光敏传感器

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1、课程设计实验报告院系：电子工程学院专业班级：微电子0803学生姓名：范梦云（07）学号：040840872011年12月19日----2011年12月30日12目录1.引言2．光敏传感器原理及应用简介2.1光敏传感器的定义2.2一般结构2.3主要参数与特性2.4光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器2.5光敏电阻的工作原理2.6应用3.光电导效应3.1光电导效应概念3.2光电转换3.3主要特性参数4.ZnO宽带隙半导体及其基本特性4.1ZnO半导体基本介绍4.2纤锌矿型ZnO半导体的晶体结构和基本性质4.3纤锌矿型ZnO的能带结构4.4ZnO固有缺陷5.ZnO光

2、敏传感器的制作及测试5.1实验前准备5.2光敏传感器的制备5.3测试6实验结果分析7.小结1.引言12ZnO是一种新型的宽带半导体材料，在能带结构、晶格缺陷、抗辐照特性及电学性质等方面具有特殊性，它是未来半导体光电子领域极具应用潜力的新一代宽带隙半导体材料。ZnO是继GaN、GaAs之后，宽禁带半导体光电材料研究的热点。此次课程设计我们的主要工作是，在对光敏传感器以及ZnO半导体的认识基础上，制作出ZnO光敏传感器，并对其光电导效应进行测试分析。2．光敏传感器原理及应用简介2.1光敏传感器的定义：光敏传感器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变

3、的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。2.2一般结构：光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。一般光敏电阻器结构如右图所示。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。2.3主要参数与特性：（1）光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加

4、电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。（3）灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。（4）光谱响应。光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。　（5）光照特性。光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加

5、，光敏电阻的阻值开始迅速下降。若进一步增大光照强度，则电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。在大多数情况下，该特性为非线性。12（6）伏安特性曲线。伏安特性曲线用来描述光敏电阻的外加电压与光电流的关系，对于光敏器件来说，其光电流随外加电压的增大而增大。（7）温度系数。光敏电阻的光电效应受温度影响较大，部分光敏电阻在低温下的光电灵敏较高，而在高温下的灵敏度则较低。（8）额定功率。额定功率是指光敏电阻用于某种线路中所允许消耗的功率，当温度升高时，其消耗的功率就降低。2.4光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：（1）紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏

6、电阻器等，用于探测紫外线。　（2）红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。　　（3）可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。2.5光敏电阻的工作原理：光敏电阻的工

7、作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻

8、率变小，从