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第三章 光电信息转换 2013-10-9 光电信息转换 光电信息转换是光电信息技术的核心内容 各类光电信息转换器件的发明和性能的不断 改善 导致现代光电信息技术的迅猛发展 2013-10-9 2 光电信息转换原理 各种光电效应主要有以下四种：  外光电效应。在入射光能量作用下，某些物体内的电子逸 出物体表面，向外发射电子，用此原理制成的光电信息转 换器件有光电倍增管，真空光电管，充气光电管等。  光电导效应。在入射光线的作用下，半导体材料中的电子 受到能量大于或等于禁带宽度的光子的激发，将由价带越 过禁带跃迁到导带，从而使导带中电子浓度加大，材料的 电阻率减少。基于这种原理的光电信息转换器件有光敏电 阻等。 2013-10-9 3 光电信息转换原理  光伏效应。在入射光能量作用下能使物体产生一定方向的 电动势。以PN结为例，由于光线照射PN结而产生的电子 和空穴，在内电场作用下分别移向N和P 区，从而对外形 成光生电动势。基于该效应制成的光电信息转换器件有光 电池，光敏二极管，光敏三极管等。  光电热效应。光照引起材料温度发生变化而产生电流，如 热释电、碲镉汞（CMT ）等，这类器件称为热电探测器。 2013-10-9 4 目录  §3.1 光电信息转换器件  §3.2 光电信息转换集成器件  §3.1.1 光电倍增管  §3.2.1 位置传感器(PSD)  §3.1.2 光敏电阻  §3.2.2 电荷耦合器(CCD)  §3.1.3 光电池  §3.1.4 光敏二极管  §3.3 光电信息转换组合器件 (PD)  §3.3.1 光电耦合器  §3.1.5 光敏三极管  §3.3.2 光电编码器  §3.1.6 热释电  §3.3.3 光纤陀螺 2013-10-9 5 光电信息转换器件的主要特性和参数  光电特性：由光电信息转换器件受光照时所产生的电流 称光电流。光电流IФ与入射于光电信息转换器件上光通量 Ф的对于关系IФ ＝F(Ф),称光电信息转换器件的光电特性。  光谱特性：对相同的入射光功率，光电流IФ与入射光波长 λ的关系IФ ＝F （λ ）称为光电信息转换器件的光谱特性。  伏安特性：光电流IФ与光电信息转换器件两端电压U 的关 系IФ ＝F （U ）称为伏安特性。 2013-10-9 6 光电信息转换器件的主要特性和参数  频率特性：假定其它条件不变，光电流IФ与入射光调制频 率f的关系IФ ＝F （f ）称为光电转换器件频率特性。  暗电流：光电信息转换器件加电压但不受光照时产生的 电流称为暗电流，即Ф ＝0时光电信息转换器件输出的电 流，有时称为IФ ＝0 。  灵敏度：对于复色光，光电信息转换器件的光电流输出 变化量ΔI与输入光通量变化量ΔФ之比称光电信息转换器 件的积分灵敏度S。显然，S=ΔI /ΔФ。  对于单色光，则S （λ ）＝ΔI （λ ）/ΔФ （λ ），此时称S （λ ） 为光