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光电探测器 作者：小白你可以的 摘 要 本文研究了近期崛起的高科技新秀：光电探测器。本文从光电探测器的分类、原理、主要参数、典型产品与应用、前景市场等方面简单介绍了光电探测器，使大家对光电探测器有一个初步的理解。了解光电探测材料的原理不仅有利于选择正确适宜的光电探测材料，而且对研发新的光电探测器有所帮助 简单介绍引入 光电探测器是指一类当有辐射照射在表面时，性质会发生各种变化的材料。光电探测器能把辐射信号转换为电信号。辐射信号所携带的信息有：光强分布、温度分布、光谱能量分布、辐射通量等，其进过电子线路处理后可供分析、记录、储存和显示，从而进行探测。 光电探测器的发展历史： 1826年，热电偶探测器→1880，金属薄膜测辐射计→1946，热敏电阻→20世纪50年代，热释电探测器→20世纪60年代，三元合金光探测器→20世纪70年代，光子牵引探测器→20世纪80年代，量子阱探测器→近年来，阵列光电探测器、电荷耦合器件（CCD） 这个被誉为“现代火眼金睛”的光电探测材料无论在经济、生活还是军事方面，都有着不可或缺的作用。 光电探测材料的分类。 由于器件对辐射响应的方式不一样，以此可将光电探测器分为两大类，分别是光子探测器和热探测器。  eq \o\ac(○,1)光子探测器：光子，是光的最小能量量子。单光子探测技术，是近些年刚刚起步的一种新式光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数，以实现对极微弱目标信号的探测。?光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10－14W）信号探测中的一种新技术。  eq \o\ac(○,2)利用光热效应制作的元件叫做热探测器，同时也叫热电探测器。（光热效应指的是当材料受光照射后，光子能量会同晶格相互作用，振动变得剧烈，温度逐渐升高，由于温度的变化，而逐渐造成物质的电学特性变化）。 若将光电探测器按其他种类分类，则 按应用分类：金属探测器，非成像探测器（多为四成像探测器），成像探测器（摄像管等）。 按波段分类：红外光探测器（硫化铅光电探测器），可见光探测器（硫化镉、硒化镉光敏电阻），紫外光探测器。   工作原理 光电探测器是如何工作的呢？  eq \o\ac(○,1)热探测器 热探测器的工作原理是基于光电材料吸收光辐射能量后温度升高，从而改变其电学性能，例如光能被固体晶格振动吸收引起固体的温度升高，因此对光能的测量可以转变为对温度变化的测量。这种探测器的主要特点是：具有较宽的光波长响应范围，但时间响应较慢，测量灵敏度相对也低一些，经常用于光功率或光能量的测量。 热探测器吸收红外辐射后，温度升高，可以使探测材料产生温差电动势、电阻率变化，自发极化强度变化，或者气体体积与压强变化等，测量这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。 具体例子： （1）热胀冷缩效应：液态的水银温度计及气动的高莱池。 （2）Seebeck效应（第一热电效应）：热电偶和热电堆。 （3）石英共振器非制冷红外成像列阵：利用共振频率对温度敏感的原理来实现红外探测。 （4）测辐射热计：利用材料的电阻或介电常数的热敏效应—辐射引起温升改变材料电阻—用以探测热辐射。因半导体电阻有高的温度系数而应用最多，测温辐射热计常称“热敏电阻”。 另外，由于高温超导材料出现，利用转变温度附近电阻陡变的超导探测器引起重视。如果室温超导成为现实，将是21世纪最引人注目的一类探测器。 ★（5）自发极化强度随温度的变化而变化效应：Pyroelectric detector（热释电探测器）。 因为热释电探测器在热探测器中探测率最高，而且频率响应最宽，所以这类探测器很受重视，发展很快。下面重点探讨一下热释电探测器的工作原理。 在某些晶体（如碳酸钡、硫酸锂）的上、下面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外辐射间歇地照射时，其表面温度会上升△T，这时晶体内部的原子排列将产生变化，从而引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压。 目前认为比较有发展前途的晶体： 菲涅尔透镜 若热电系数为p，p=（用来描述热电效应的强弱），则J=。 极性相反，特性一致。 目的是为了消除环境和自身变化引起的干扰。 接信号源 接电源正极 【菲涅尔透镜：主要作用是只允许波长在10μm左右的红外辐射(人体发出的红外线波长)通过，而将灯光、太阳光及其他辐射拒在门外，从而抑制外界的干扰。】 当有人侵入探测区域内时，人体产生的红外辐射会通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收。由于角度不同，两片晶体接收到的热量不同，产生的热释电能量也不一样，不能完全抵消，经处理电路处理后将输出控制信号。利用此原理，可制成离走开关（用于灯，空调，电扇等电器），或者生物探测仪