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信息探测材料 (1) Information Detector Materials 光电技术学院 主要内容 1 引言 2 光电探测器的物理效应 3 光电探测器的性能参数 1 引言 人眼 照片 光辐射测量方法 光探测器 胶片 光电探测器 探测器:光电子系统中，因为光波具有容量大、速度快、保 密性好和抗干扰能力强等优点，常用光波调制使光载波 携带信息。对于光辐射的探测也显得尤为重要。把光辐 射的能量变成其它能量形式（如电、热等）的信息，再 通过对这些信息的测量，实现对光辐射的探测。 从近代测量技术来看，电量测量不仅是最 方便，而且是最精确的，所以大部分光探测器 都是直接或间接把光辐射能量转化为电量。 转换 产生了 光辐射量 电量 光电探测器D （detector） 光电探测器定义 把光辐射转换成电量（I或V）的光探测器 2.光电探测器的物理效应 11））光光电电效效应应 指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。探测 器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。光子能 量的大小直接影响内部电子状态的改变。物质在光的作用下，不经升 温而直接引起物质 中电子运动状态发生变化，因而产生物质的光电导 效应、光生伏特效应和光电子发射等现象。特点：对光波频率表现出 选择性，响应速度一般比较快。 22））光光热热效效应应 探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而 是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升，温 度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。特 点：原则上对光波频率没有选择性，响应速度一般比较慢。在红外波 段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线 辐射的探测。 33））波波相相互互作作用用效效应应 激光与某些敏感材料相互作用过程中产生的一些参量效应－－非线性 光学效应，超导量子效应。 光电效应 v 物质在光的作用下，不经升温而直接引起物质 中电子运动状态发生变化，因而产生物质的光电 导效应、光生伏特效应和光电子发射等现象。 v 在理解上述定义时，必须掌握以下三个要点： v 原因：是辐射，而不是升温； v 现象：电子运动状态发生变化； v 结果：电导率变化、光生伏特、光电子发射。 v 简单记为：辐射→电子运动状态发生变化→光 电导效应、光生伏特效应、光电子发射。 光对电子的直接作用是物质产生光电效应的 起因 v 光电效应的起因： 在光的作用下，当光敏物质中的 电子直接吸收光子的能量足以克服原子核的束缚时 ，电子就会从基态被激发到高能态，脱离原子核的 束缚，在外电场作用下参与导电，因而产生了光电 效应。 v 这里需要说明的是，如果光子不是直接与电子起作 用，而是能量被固体晶格振动吸收，引起固体的温 度升高，导致固体电学性质的改变，这种情况就不 是光电效应，而是热电效应。 光电效应分类 光与物质的作用实质是光子与电子的作用，电子吸收光子的能量后， 改变了电子的运动规律。由于物质的结构和物理性能不同，以及光和 物质的作用条件不同，在光子作用下产生的载流子就有不同的规律， 因而