《光电检测技术》总复习教程讲解.pptVIP

一、 辐射度量与光度量 （一）光辐射度量 辐射是一种能的形式。它有电磁本质，又具有量子性质。辐射能及其引起的特性以能量或有效的物理量来测量。 （二）光谱辐射度量 为了表征辐射，不仅要知道辐射的总通量，还应知道其光谱成分。光源发出的光往往由许多波长的光组成。 引入光谱辐射度量：表示单位波长间隔内的辐射度量。即 在λ到λ+d λ间隔内， 光谱辐射度量= 辐射度量/ d λ （三）光度量 光度量是基于人眼视觉的光学参量，是人眼对相应辐射度量的视觉强度值。 光通量φ= 单位：流明（lm） 式中，Km为辐射度量与光度量间的比例系数，V(λ)为人眼的光谱光视效率。 Km= 683 流明/瓦， 它表示在λ= 555nm、V(λ)=1处， 1W= 683 lm 二、 半导体物理基础 （一）半导体导电特性 （1）电阻温度系数一般为负，对温度很敏感。 （2）导电性能因掺入微量杂质而十分显著变化。 （3）导电性能受热、光、电、磁等外界的影响发生重要的变化。 （二）能带理论及其类型 1.原子中电子的能级 （1）能带理论：原子中的电子只能处于能带的能级上，且每一个能带中都有与原子总数相适应的能级数。能级——量子态 （2） 泡利原理：在每一个能级上最多只能填充一个电子。 根据能量最小原理，电子填充能带时，总是从最低的能带、最小能量的能级开始填充。 （三）热平衡载流子 热平衡：表征宏观性质的每一参数不随时间变化 f(E)：费米—狄拉克分布：电子占据某一能量状态E的几率。 f(E)=1/(1+exp（E-EF)/kT） 当E=EF时， f(E)=1/2 当EEF时， f(E)1/2 当EEF时， f(E)1/2 电子浓度：n=N- exp(-（E--EF)/ kT) 空穴浓度：p=N+ exp(-（EF-E+)/ kT) 本征半导体：n=p=ni , n·p= ni 2 ni = （N+ N-）1/2 exp（(-Eg)/ 2kT) （五）载流子的运动（定向的） 扩散运动：载流子浓度不均匀时，由热运 动使载流子从高浓度向低浓度 运动。 漂移运动：载流子在外加电场的作用下的 定向运动。 （六）半导体对光的吸收 主要掌握： 1.本征吸收：从价带跃迁到导带的吸收。 长波限λ0＝c h/ Eg=1.24/Eg (μm) 上式中Eg 的单位 为电子伏特（eV） 1 eV=1.6021892*10-19 （ J ） 2. 杂质吸收：其光子能量应大于或等于所需的电离能ΔEi ，即 杂质吸收所需光子的波长 λ0＝c h/ΔEi （七）半导体的PN结 计算通过PN结的电流（纯扩散电流） 只能计算一种载流子（空穴）： I=Ip（xp）＋ In（xp） =I0（ exp qV/ kT－1 ） 反向饱和电流 I0 =I0（ T ） 上式为PN结的伏－安特性公式， 它是分析所有PN结器件的最基本的公式。 三、光电效应 * 外光电效应：光电子发射* 光电效应　　　　　　 光电导效应* 　　 内光电效应 光生伏特效应*（势垒引起） 　　　　　　　　 光电扩散效应（丹倍效应） 　　　　　　　　 光磁电效应 P.34-35 光电发射的基本定律 （1）斯托列托夫定律(光电发射第一定律) 当入射辐射的光谱分布不变时，入射辐射通量越大（携带的光子数越多），激发电子逸出光电发射体表面的数量也越多，因而发射的光电流就增加，所以光电流正比于入射辐射通量， IK=SK·ΦK （2）爱因斯坦定律（光电发射第二定律） ?发射体发射的光电子的最大动能，随入射光频率的增加而线性增加，而与入射光的强度无关 （3）光电发射长波限（红限） 根据爱因斯坦公式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　式中 m为电子质量； 为电子逸出后的最大速度； 为入射光的频率； 为普朗克常数其值为 ； 为光电发射体的逸出功。 当 时，逸出电子无动能，那么，就不会产生光电发射，因此，光电发射存在长波限