光电检测技术总结课件.ppt

《光电检测技术总结课件.ppt》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、光电检测技术检测与测量光电传感器：基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种光电器件将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出。光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。它将被测量转换成光通量,再将光通量转换成电量，并综合利用信息传送技术和处理技术，完成在线和自动测量光电检测系统光学变换光电变换电路处理光电检测系统的组成包括光信息获取、光电变换技术和光信息测量技术以及信息的光电处理技术。光学变换与光电转换是光电测量的核心部分光源光学系统被测对象光学变换光电转换电信息处理存储控制显示光信号获取光电器件的类型与特点光电效应：光照射到物体表面上使物体的电学特性发生变化．光电子发射：物体

2、受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物．光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少．光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。光电检测器件的类型光电检测器件是利用物质的光电效应把光信号转换成电信号的器件.光电检测器件分为两大类:光子(光电子)检测器件热电检测器件探测器件热电探测元件光子探测元件外光电效应内光电效应非放大型放大型光电导探测器光磁电探测器光生伏特探测器本征型掺杂型非放大放大型真空光电管充气光电管光电倍增管变像管摄像管像增强器光敏电阻红外探测器光电池光电二

3、极管光电三极管光电场效应管雪崩型光电二极管光电器件分类及特点光子探测器探测器响应波长有选择性，一般有截止波长，超过该波长，器件无响应。无波长选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感响应快，吸收辐射产生信号需要的时间短，一般为纳秒到几百微秒响应慢，一般为几毫秒4.1光电器件的性能参数响应特性噪声特性量子效率一、响应特性１．响应度（或称灵敏度）：是光电探测器输出电信号与输入光信号之间关系的度量。描述的是光电探测器件的光电转换效率。响应度是随入射光波长变化而变化的响应度分电压响应率和电流响应率４．响应时间：响应时间τ是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数（如图）。脉冲响应特

4、性上升时间tr：入射光照射到光电探测器后，光电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。10%~90%下降时间tf：入射光遮断后，光电探测器输出下降到稳定值所需要的时间。90%~10%５、信噪比信噪比是判定噪声大小的参数。是负载电阻上信号功率与噪声功率之比若用分贝（dB）表示，为６、噪声等效功率(NEP)定义：光电器件输出的信号电压有效值等与噪声方均根电压值时的入射光功率这时，投射到探测器上的辐射功率所产生的输出电压（或电流）等于探测器本身的噪声电压（或电流）一般一个良好的探测器件的NEP约为10-11W。NEP越小，噪声越小，器件的性能越好。第二节光电发射器件光电发射效应：物体吸收了

5、光能后转换为该物体中某些电子的能量，从而产生的电效应。光电传感器的工作原理基于光电效应。分为外光电效应和内光电效应。一、光电效应及元件用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串具有能量（每个光子能量的大小等于普朗克常数h乘以光的频率γ，即E=hγ）的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。分类：外光电效应光导效应光生伏特效应（一）外光电效应外光电效应：在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。元件：紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。E=hγ=mυ2/2+A1．光电子能否产生，取决于光子的能量是否大于该物体的表面逸出功。每种物

6、体都有相对应的光频阈值，称为红限频率，用γ0表示。γ0=A/h若入射光的频率小于红限频率，光子的能量不足以使物体内的电子逸出，因此小于红限频率的入射光，光再强也不会产生光电效应。反之，若入射光的频率高于红限频率，即使光强微弱，也会使照射的物体有光电子发射出来。E=hγ=mυ2/2+A2．当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光强度成正比。光愈强，意味着入射的光子数目越多，逸出的光电子数也就越多。3．光电子逸出物体表面时的初动能决定于入射光的频率。对于一定的物质，电子逸出功A是一定的，所以光子的能量hγ越大，则电子的初动能越大。光电倍增管及其基本特性由光阴极、次阴极(倍增电极)以

7、及阳极三部分组成。光阴极是由半导体光电材料锑铯做成；次阴极是在镍或铜-铍的衬底上涂上锑铯材料而形成的，次阴极多的可达30级；阳极是最后用来收集电子l;k入射光光电阴极第一倍增极阳极第三倍增极的，收集到的电子数是阴极发射电子数的105~106倍。即光电倍增管的放大倍数可达几万倍到几百万倍。光电倍增管的灵敏度就比普通光电管高几万倍到几百万倍。因此在很微弱的光照时，它就能产生很大的光电流。光电倍增管(PMT)光电倍增管是利用外光电效应制成的一种光电探测器件。其光电转换分为光电发射和电子