光电探测器(Beta2).PPT

第十二章 光电探测器 授课老师 明海 PPT制作时间 07年4月 引言 光电探测器的性能参数 光电探测器的噪声 半导体光电探测器 光电导探测器 光伏探测器 光电池 光电二极管 光电三级管 半导体器件的选择 CCD探测器 引言 探测器:光电子系统中，因为光波具有容量大、速度快、必威体育官网网址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。 光电探测器: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， 引言 光电探测的物理效应主要分为三类，其中光电效应应用得最为广泛 光电效应： 入射光的光子与物质中的电子直接作用，改变电子的运动状态，产生载流子。 光热效应： 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。 波相互作用效应： 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，包括非线性光学效应和超导量子效应。 引言 光电效应： 根据效应发生的部位和性质，分为： 外光电效应： 指发生在物质表面上的光电转化现象，主要包括光阴极直接向外部发射电子的现象。典型的例子是物质表面的光电发射。这种效应多发生于金属和金属物。 内光电效应： 指发生在物质内部的光电转化现象，特别是半导体内部载流子光生效应。主要包括光电导效应、光生伏特效应、光子牵引效应和光磁电效应等。这种效应多发生于半导体内。 外光电效应:光致发射 1)光阴极型: 普通型, 负电子亲和型 2)增益型: 气体雪崩型 光电倍增型 G—10E6 通道电子倍增型 内光电效应:光子不逸出表面 激发附加载流子 光电导效应,光伏效应,光电磁效应,登布效应,光敏晶体管 自由载流子扰动 光子牵引,热电子辐射计,Putley探测器 局部扰动 红外量子计数器,闪烁体,感光胶片 引言 光电效应类探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态改变，即光子能量的大小直接影响内部电子状态改变的大小，因而这类探测器受波长限制，存在“红限” 截至波长 E在外光电效应中为表面逸出功，在内光电效应中为半导体禁带宽度。 光热效应类探测器对光波波长没有选择性，但是由于材料在红外波段的热效应更强，因而广泛用于对红外辐射，特别是长波长的红外线的测量，由于温度的升高需要热积累，所以探测器的速度较慢，而且容易受环境的影响。 引言 光电探测器的性能参数 光电探测器的噪声 半导体光电探测器 光电导探测器 光伏探测器 光电池 光电二极管 光电三级管 半导体器件的选择 CCD探测器 光电探测器的性能参数 响应度/灵敏度 或 单位入射功率下探测器的输出信号（电压或电流） 光电探测器的性能参数 光谱响应度 或 单位光功率单色光照射下探测器的输出信号（电压或电流） 光谱响应 光谱响应度随波长 的变化关系称为光谱响应 光谱响应宽度:峰值一半处的波长响应范围. 光电探测器的性能参数 噪声等效功率 NEP 入射光功率通常按某一频率变化，当探测器输出信号电压的有效值等于噪声均方根电压值时所对应的入射光功率 探测度D 探测器探测能力的指标，D越大，噪声等效功率越小，探测器性能越好 光电探测器的性能参数 光电流与入射光功率成正比 量子效率 代表入射到探测器的单个光子所能产生的光电子数目 光电探测器的性能参数 时间常数 　 探测器的惰性： 　 当入射光功率发生突然变化时（如开始或停止照射），光电探测器的输出总不能完全跟随输入而变化。通常用时间常数　来衡量 在阶跃输入光功率条件下，光电探测器输出电流　为 当　　　　　　时，(稳态值 ) 称为时间常数 　　 光电探测器的性能参数 频率响应 　　——探测器的响应度随入射光调制频率的变化特征