光电电路光电导探测器ppt课件.ppt

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1、数码相机为什么能实现自动曝光？数码相机NIKON5第03章光电导探测器利用半导体光电导效应制成的器件称为光电导探测器，简称PC（Photoconductive）探测器－－又称为光敏电阻。特点：①光谱响应：紫外－－远红外②工作电流大，可达数毫安③可测强光，可测弱光④灵敏度高，光电导增益大于1⑤无极性之分hυ≥Eg将产生光电子激发,如图硅:Eg=1.12ev锗:Eg=0.67evλ0=1.1μmλ0=1.85μm杂质吸收EcEvEdEcEaEv施主受主EvEcEg本征吸收电子空穴Si:P(施主)△Ed=0.045evλ0=29μmSi:IN(受主)△Ea=0.14evλ0=8μm主要应用于红

2、外探测本征半导体掺杂半导体光照１一定温度下：δ0＝q(n0μn+p0μp)(n0和p0为一定温度下的载流子浓度)２光照情况下：△δ＝（△nμn＋△pμp）(△n和△p为光生载流子浓度)δ＝δ0＋△δ即：光照→△δ→δ↑→R↓光照半导体材料第03章光电导探测器3.1材料结构原理3.2主要特性参数3.3偏置电路和应用3.1材料结构原理3.1.1材料及分类Ⅲ－Ⅳ、Ⅲ－V族化合物，硅、锗以及一些有机物等本征型光敏电阻：杂质型光敏电阻：注意杂质型：1.常用N型2.极低温度下工作杂质型光敏电阻：极低温度下工作???以N型为例：EcEvEdΔEd＝Ec－Ed<

3、子或空穴已被热激发成自由态作为暗电导率的贡献量。长波光照,已无束缚电子或束缚空穴供光激发用，即光电导Δσ为零或很微弱。1.杂质原子浓度远比基质原子浓度低得多。3.1材料结构原理3.1.2光照下的光电导响应过程光电导响应的两个基本结论：（1）弱光照——响应时间为常数（等于载流子寿命），稳态光电导与光生载流子的产生率成线性关系。（2）强光照——响应时间是光照的函数，稳态光电导与入射辐射通量平方根成正比关系。阶跃光照时光电导响应：正弦光照时光电导响应：上限截止频率：（频域）响应时间：（时域）光电导响应速度3.1.2.光照下的光电导响应过程3.1.3结构和原理3.1材料结构原理设样品为N型材料任

4、务：1.导出电流表达式光电导探测器平均光电流由此可得到两个结论：(1).光电导探测器为受控恒流源(2).光电导探测器光敏面做成蛇形3.1.3结构和原理光电导探测器平均光电流(1).光电导探测器为受控恒流源微变等效电路光电阻Rp0--平均光照时光敏电阻的阻值U--光电阻Rp0上的分电压。利用该等效电路可方便地计算光电导探测器接受交变辐射时的输出信号。使用条件：光通量变化较小3.1.3结构和原理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。3.1.3结构和原理三种结构形式3.1.3结构和原理梳型结构在玻

5、璃基底上面蚀刻成互相交叉的梳状槽，在槽内填入黄金或石墨等导电物质，在表面再敷上一层光敏材料。如图所示。三种结构形式3.1.3结构和原理蛇形结构如图，光电导材料制成蛇形，光电导两侧为金属导电材料，并在其上设置电极。三种结构形式3.1.3结构和原理刻线结构在玻璃基片上镀制一层薄的金属箔，将其刻划成栅状槽，然后在槽内填入光敏电阻材料层后制成。其结构如下图所示。三种结构形式3.1.3结构和原理光电导探测器平均光电流(1).光电导探测器为受控恒流源(2).光电导探测器光敏面做成蛇形－－光电流Ip与长度lz的平方成反比3.1.3结构和原理光敏电阻结构示意图3.1.3结构和原理第03章光电导探测器3.

6、1材料结构原理3.2主要特性参数3.3偏置电路和应用3.2主要特性参数3.光电特性和γ值2.光电导灵敏度1.光电导增益9.噪声特性5.频率特性7.温度特性8.前历效应6.光谱特性4.伏安特性1.光电导增益－－光电导探测器的内增益，也称为光电导增益提高M值减少电极间的间距L适当提高工作电压3.2主要特性参数2.光电导灵敏度弱光，光电导灵敏度：S/1m，S/1xS/μW，S/μW/cm23.2主要特性参数注意：灵敏度与光电增益的区别（1）灵敏度是光电导体在光照下产生光电导能力的大小。（2）增益指在工作状态下，各参数对光电导效应的增强能力。材料特性结构参数3.2主要特性参数3.光电特性和γ值光

7、敏电阻的光电流与入射光通量（光照度）之间的关系称光电特性3.2主要特性参数暗电阻：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流—暗电流。亮电阻：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻。此时流过的电流—亮电流。光电流：亮电流与暗电流之差。3.光电特性和γ值光敏电阻的光电流与入射光通量（光照度）之间的关系称光电特性Sg比例系数，与材料有关α为电压指数，～1γ＝0.5~