第四章. 光电探测器概述ppt课件.ppt

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1、第三章光电探测器概述光电探测器概述发展简况与分类光电探测器性能参数噪声的统计特性光电探测器的噪声发展简述（一）热探测器：最早出现1826：热电偶1880：金属薄膜测辐射计1946：金属氧化物热敏电阻测辐射热计。特点：①探测率低，②时间常数大发展简介与分类发展简述（二）光子探测器：发展较早，技术最成熟特点：应用广泛，波长范围从紫外到红外。种类：光电倍增管，光电二极管，铅锡、Ⅲ－V族化合物、锗掺杂三元合金等。发展简介与分类发展简述（三）从单个探测器向阵列（线阵和面阵）光辐射探测器发展；集成化方向的发展：把光电探测器，场效应管（FET）置于一个基片上，如PIN，体积小，性能好，成本低，稳定性高；电

2、荷耦合器件（CCD）发展简介与分类探测器分类（一）光子探测器材料：半导体效应：入射光子和材料电子发生各种相互作用的光电子效应外光电效应：光电子发射效应内光电效应：光电导效应，光生伏特效应，光电磁效应发展简介与分类一、光电子发射探测器产生条件：当入射光子能量>阴极材料的逸出功时;典型器件：真空光电管，充气光电管，光电倍增管(可检测极微弱光辐射信号);特点：主要探测可见光，个别可扩展到1.25μm,近红外。红外系统中应用不多。发展简介与分类二、光电导探测器产生条件：本征光电导，入射光子能量>本征半导体禁带宽度Eg；光敏电阻：硫化镉CdS，硒化镉CdSe，用于可见光范围；红外光电导探测器：铅盐薄膜

3、类，PbS、PbSe、PbTe等，可以工作在三个大气窗口（1~3μm，3~5μm，8~14μm）。发展简介与分类三、光伏特探测器产生条件：本征光伏效应为主，半导体受光照后产生电动势；种类：结型光伏特探测器；PIN结光电二极管；雪崩光电二极管；肖特基势垒光电二极管。发展简介与分类光子探测器的特点波长选择性探测器探测器的响应率和波长成正比发展简介与分类探测器分类（二）光热探测器光热效应：材料吸收光辐射能量后温度升高，可产生材料的某些物理性质变化；特点：光热效应和波长无关。发展简介与分类一、测辐射温差热电偶和热电堆温差电效应：当由两种不同材料制成的两个结点出现温差时，在该两点间就有电动势产生，通过

4、这两点的闭合回路中就有电流流过。温差电效应包括：塞贝克效应；珀耳帕效应；汤姆逊效应。发展简介与分类二、电阻测辐射热器当吸收光辐射而温度升高时，金属的电阻会增加，而半导体材料电阻会降低。利用材料的电阻变化制成的热探测器。电阻温度系数：和材料的种类和温度有关；描述R时温度变化灵敏度的基本参数；金属R=BT(B是比例系数)发展简介与分类三、热释电探测器由热释电晶体制成。所谓热释电晶体，是指它们具有自发电极化的特性，其自发电极化强度随温度升高而下降。特点：T升高，自发极化强度下降；T=TC，自发极化强度=0→极化晶体发生相变或退极化。TC叫居里温度，晶体不同，TC也不同发展简介与分类热探测器的特点对

5、一切波长都具有相同的响应，是非选择性探测器；工作时一般无需致冷（低温测辐射探测器除外）；响应时间长，大小取决于热电探测器热容量的大小和散热的快慢。发展简介与分类光电探测器的性能参数工作条件：辐射源光谱分布电路的通频带和带宽工作温度光敏面尺寸偏置情况光电探测器的性能参数一、有关响应方面的性能参数响应率（响应度）RV或RI，描述探测器灵敏度的参量，它表征探测器输出信号与输入辐射之间关系的参数。讨论：测量响应率的辐射源一般是500K的黑体；如果使用波长单色辐射源，则称为单色响应率；可见光波段称为光电探测器的灵敏度光电探测器的性能参数一、有关响应方面的性能参数单色灵敏度积分响应度光电探测器的性能参数

6、一、有关响应方面的性能参数响应时间：当入射辐射到光电探测器后或入射辐射遮断后，光电探测器的输入上升到稳定值或下降到照射前值所需要的时间。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。表征：同时间常数　　　，它决定了光电探测器频率响应的带宽光电探测器的性能参数二、有关噪声方面的参数探测器具有固有噪声，这些噪声的时间平均值为零，但其均方根不为零，这个均方根电压（电流）称为探测器的噪声电压（流）。信噪比（S/N）：在负载电阻RL上产生的信号功率与噪声功率之比光电探测器的性能参数二、有关噪声方面的参数等效噪声输入(ENI)器件在特定带宽内(1Hz)产生的均方根信号电流恰好等

7、于均方根噪声电流值时的输入通量，此时，其它参数，如频率温度等应加以规定。在确定光电探测器件的探测极限时使用。光电探测器的性能参数二、有关噪声方面的参数噪声等效功率(NEP)－最小可探测功率探测率D和比探测率D＊光电探测器的性能参数二、有关噪声方面的参数噪声等效功率(NEP)－最小可探测功率探测率D和比探测率D＊光电探测器的性能参数三、其它参数量子效率某一特定波长上每秒钟内产生的光电子数与入射光量子数之比。光电