典型光电检测器件.ppt

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1、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1光电效应光照射到物体表面上使物体发射电子、或导电率发生变化、或产生光电动势等，这种因光照而引起物体电学特性发生改变统称为光电效应光电效应包括外光电效应和内光电效应2外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应32、外光电元件紫外管当入射紫外线照射在紫外管阴极板上时，电子克服金属表面对它的束缚而逸出金属表面，形成电子发

2、射。紫外管多用于紫外线测量、火焰监测等。紫外线4光电管光电管的阴极受到从光窗透进的光照射后，向真空发射光电子，这些光电子向阳极作加速运动，形成空间电子流，光电流的数值取决于阴极的灵敏度与光强。停止光照，外电路将无电流输出。AKAK5K为光电阴极,A为光电阳极；D1、D2、D3…等若干个光电倍增极(又称二次发射极)，涂有光敏物质。光电倍增管光电倍增管的电流是逐级增加的。由于光电倍增管具有放大作用，因此适用做灵敏的弱光探测器。62、内光电效应当光照在物体上，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象。分为光电导效应和光生伏特效应（光伏效应）。7光敏电阻：当光敏电阻受到光照时，阻值

3、减小。8大面积光电池9红外发射、接收对管外形红外发射管红外接收管10光热效应光热效应：材料受光照射后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料的性质发生变化．热释电效应：介质的极化强度随温度变化而变化，引起电荷表面电荷变化的现象．辐射热计效应：入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象．温差电效应：由两种材料制成的结点出现稳差而在两结点间产生电动势，回路中产生电流．1112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CCDCMOS热电偶/热电堆热辐射计/热敏电阻热释电探测

4、器13CCD---ChargeCoupledDeviceCMOS---ComplementaryMetal-OxideSemiconductorCIS（接触式图像传感器）典型的光电探测器14提到CCD与CMOS，不得不说到数码相机。与传统相机相比，传统相机使用“胶卷”作为其记录资讯的载体，而数码相机的“胶卷”就是其成像感光器件，而且是与相机一体的，是数码相机的心脏。感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。数码相机的发展道路，可以说就是感光器的发展道路。目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷耦合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物半导体）器件。15数码

5、相机vs胶卷式相机1.经过镜头光聚焦在CCD（CMOS）上2.CCD（CMOS）将光转换成电信号3.经处理器加工，记录在记忆体上4.显示器输出或打印1.经过镜头光聚焦在胶片上2.胶片上的感光剂随光发生化学变化3.变化了的感光剂胶片经显影液显像4.呈现在相纸上16相机(成像)原理17181920数码相机的「视网膜」CCD（ChargeCoupledDevice）电荷耦合元件CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor）互补性氧化金属半导体可记录光线变化的半导体21CCD---ChargeCoupledDevice，电荷耦合元件CＣＤ上感光元件

6、的表面具有储存电荷的能力，以百万像素〈megapixel〉为单位。光电转换—当其表面感受到光线时，会将电荷反应在元件上22电荷耦合器件（ChargeCoupleDevice）是一种大规模金属氧化物半导体（MOS）集成电路光电器件。它以电荷为信号，具有光电信号转换、存储、转移和读出信号电荷的功能。CCD自1970年问世以来，由于其独特的性能而发展迅速，广泛应用于航天、遥感、工业、农业、天文及通讯等军用及民用领域信息存储及信息处理等方面，尤其适用以上领域中的图像获取。23241.CCD的结构及工作原理CCD是由若干个电荷耦合单元组成的。其基本单元是MOS（金属-氧化物-半导体）电容器

7、。它以P型（或N型）半导体为衬底，上面覆盖一层厚度约120nm的SiO2，再在SiO2表面依次沉积一层金属电极而构成MOS电容转移器件。这样一个MOS结构称为一个光敏元或一个像素。将MOS阵列加上输入、输出结构就构成了CCD器件。2526CCD的突出特点：是以电荷作为信号，而不同于其它大多数器件是以电流或者电压为信号。它将光敏二极管阵列和读出移位寄存器集成为一体，构成具有自扫描功能的图像传感器。是一种金属氧化物半导体（MOS）集成电路器件,基本功能是进行光电转换电荷的存储和电荷的