第三章_光电检测技术常用器件及应用ppt课件.ppt

《第三章_光电检测技术常用器件及应用ppt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、第三章光电检测技术常用器件及应用1、光电器件的类型与特点2、光电导器件---光敏电阻3、光生伏特效应------光电池、光电二极管、光电三极管等4、光电发射效应---光电管、光电倍增管等主要内容5、光热效应----热敏电阻、热电偶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---------光电效应热电检测器件-------光热效应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

2、极管光电三极管电荷耦合器件CCD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的特点光子器件热电器件响应波长有选择性，一般有截止波长，超过该波长，器件无响应。响应波长无选择性，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3.1光敏电阻光敏电阻是光电导型器件。光敏电阻材料：主要是硅、锗和化合物半导体，例如：硫化镉（CdS），硫化锌（ZnS）等。特点：光谱响应范围宽（特别是对于红光和红外辐射）；偏置电压低，工作电流大；动态范围宽，既可

3、测强光，也可测弱光；光电导增益大，灵敏度高；无极性，使用方便；在强光照射下，光电线性度较差响应时间较长，频率特性较差。光敏电阻(LDR)和它的符号：符号1.光敏电阻的工作原理光敏电阻结构：在一块均匀光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。（如图）工作机理：当接受光照的时候，光生载流子迅速增加，阻值急剧减小。在外电场作用下，光生载流子沿一定方向运动，形成电流。入射光本征型和杂质型光敏电阻本征型光敏电阻：当入射光子的能量等于或大于半导体

4、材料的禁带宽度Eg时，激发一个电子－空穴对，在外电场的作用下，形成光电流。杂质型光敏电阻：对于Ｎ型半导体，当入射光子的能量等于或大于杂质电离能ΔＥ时，将施主能级上的电子激发到导带而成为导电电子，在外电场的作用下，形成光电流。本征型用于可见光长波段,杂质型用于红外波段。价带导带电子空穴Eg价带导带电子空穴ΔＥ施主光电导与光电流光敏电阻两端加电压（直流或交流）．无光照时，阻值（暗电阻）很大，电流（暗电流）很小；光照时，光生载流子迅速增加，阻值（亮电阻）急剧减少．在外场作用下，光生载流子沿一定方向运动，形成光电流（亮电

5、流）。光电流：亮电流和暗电流之差；I光=IL-Id光电导：亮电流和暗电流之差；g=gL-gd光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大，这样光敏电阻的灵敏度就高。光电流与光照强度／电阻结构的关系。无光照，暗电导率光照下电导率附加光电导率,简称光电导光电导相对值要制成附加光电导相对值高的光敏电阻应使p0和n0小，因此光敏电阻一般采用禁带宽度大的材料或在低温下使用。当光照稳定时，光生载流子的浓度为无光照时，光敏电阻的暗电流为光照时，光敏电阻的光电流为２．光敏电阻的工作特性光电特性伏安特性时

6、间响应和频率特性温度特性光电特性：光电流与入射光照度的关系：(1)弱光时，γ=1，光电流与照度成线性关系(2)强光时，γ=0.5，光电流与照度成抛物线光照增强的同时，载流子浓度不断的增加，同时光敏电阻的温度也在升高，从而导致载流子运动加剧，因此复合几率也增大，光电流呈饱和趋势。（冷却可以改善）光敏电阻的光电特性在弱光照下，光电流与E具有良好的线性关系在强光照下则为非线性关系其他光敏电阻也有类似的性质。光电导灵敏度:光电导g与照度E之比.不同波长的光，光敏电阻的灵敏度是不同的。在选用光电器件时必须充分考虑到这种特性

7、。光电导增益光电导增益反比于电极间距的平方。量子效率：光电流与入射光子流之比。伏安特性在一定的光照下，光敏电阻的光电流与所加的电压关系光敏电阻是一个纯电阻，因此符合欧姆定律，其伏安特性曲线为直线。不同光照度对应不同直线受耗散功率的限制，在使用时，光敏电阻两端的电压不能超过最高工作电压，图中虚线为允许功耗曲线由此可确定光敏电阻正常工作电压。光敏电阻时间常数比较大，其上限截止频率低。只有PbS光敏电阻的频率特性稍好些，可工作到几千赫。频率特性光敏电阻的时间响应特性较差材料受光照到稳定状态，光生载流子浓度的变化规律：停

8、止光照，光生载流子浓度的变化为响应时间光敏电阻是多数载流子导电，温度特性复杂。随着温度的升高，光敏电阻的暗电阻和灵敏度都要下降，温度的变化也会影响光谱特性曲线。例如：硫化铅光敏电阻，随着温度的升高光谱响应的峰值将向短波方向移动。尤其是红外探测器要采取制冷措施温度特性前历效应光敏电阻时间特性与工作前“历史”有关的现象暗态前历亮态前历常用光敏电阻参数光敏电阻参数使用材料：硫化