光电子技术第11课.pptVIP

光电技术 光电子技术第十一课 王炜路 TelQQEmail：wlwang@ecit.cn * * * * * * * * 课堂测试 爱因斯坦系数 E2 E1 部分反射镜 泵浦源 ? 全反射镜 激光输出 工作物质 光学谐振腔 调制 光传输 光探测 按信息传递的各个环节划分 光源 显示 储存 第4章 光辐射的探测技术 §4.1 光电探测器的物理效应 光电探测器：对各种光辐射进行接收和探测的器件 光辐射量 光电探测器 电量 人眼看清远近物体的原理： 当睫状肌放松时，晶状体变薄，远处来的光线恰好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体。 当睫状肌收缩时，晶状体变厚，近处来的光线恰好会聚在视网膜上，眼球可以看清近处的物体。 晶状体的调节作用 近视眼及其矫正 1、成因： 2、矫正： 晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球的前后方向过长，成像于视网膜前。 配戴用凹透镜做成的近视眼镜。 四、远视眼及其矫正 1、成因： 2、矫正： 晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球前后方向过短，成像于视网膜后。 配戴用凸透镜做成的远视眼镜。（老花眼镜） 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。对光波频率表现出选择性，响应速度一般比较快。 物理效应 光子效应 光热效应 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。原则上对光波频率没有选 择性，响应速度一般比较慢。 光电发射效应 ：光电发射体的功函数 电子离开发射体表面时的动能 在光照下，物体向表面以外的空间发射电子（即光电子）的现象。 光电发射体 能产生光电发射效应的物体，在光电管中又称为光阴极。 爱因斯坦方程 截止频率 截止波长 光电导效应 光电导现象——半导体材料 光辐射照射外加电压的半导体，如果光波长λ满足如下条件： 是禁带宽度 是杂质能带宽度 光敏电阻 光子将在其中激发出新的载流子(电子和空穴)。这就使半导体中的载流子浓度在原来平衡值上增加了变化量 这个新增加的部分在半导体物理中叫非平衡载流子-光生载流子。 显然，这两个变化量将使半导体的电导增加一个量 ，我们称之为光电导。相应和杂质半导体就分别称为本征光电导和杂质光电导。 1、 pn结的形成 在一片本征半导体的两侧分别掺入适当的高价和低价杂质，则在交界面两侧的深层内形成pn结。 2、 pn结的导电规律——单向导电性 pn结两端没有加电压时，半导体中没有电流； 当pn结两端加上电压时，就有电流通过。 当p型接正极， n型结负极，即电压为正向电压时，电流为正，叫做正向电流；而且随着正向电压的增加，正向电流也随之指数上升。 若p型结负极， n型结正极，即电压为反向电压，电流为负值，称为反向电流，但是随着反向电压的增加，反向流很快达到饱和。 p n + - p n - + U I 光伏效应 光伏现象——半导体材料的“结”效应 pn结半导体 3、 pn结的导电机理 p型中，正载流子的浓度大，负载流子的浓度小。电子从n型扩散到P型中，而空穴则从p型扩散到n型中去。在p型和n型之间的界面上，出现了一个偶电层。 p n ++ ++ ++ - - - - - - p n 由于偶电层的存在，在pn结的界面附近就有一由n指向p的电场，它将阻碍空穴和电子的扩散，直到达到动态平衡为止。这时pn结的分界面上就存在一定的电势差。 当在pn结两端加上正向电压时， pn结的势垒降低，电子和空穴容易通过势垒，形成电流。当pn结加上反向电压时， pn结之间的势垒增大，电子和空穴难以越过势垒。但仍有少量的电子和空穴越过势垒，形成微弱的电流。由于热激发产生的电子和空穴较少，所以随着外电场的增加，电路中的电流很快就达到饱和。 E 光生伏特效应 p n 当光照射到 pn结附近时，光子会产生电子—空穴对，于是在pn结处偶电层内强电场的作用下，电子将移到n型中，而空穴则移到p型中，从而使pn结的两侧分别带上正负电荷。这样在光的照射下，pn结就相当于一个电池。 这种由光的照射，使pn结产生电动势的现象称为光生伏特现象。 利用太阳光照射pn结，产生电能的装置，称为太阳能电池。 ++ ++ ++ - - - - - - p n Ei 光电池驱动的凉帽 温差电效应 当两种不同的配偶材料（可以是金属或半导体）两端并联熔接时，如果两个接头的温度不同，并联回路中就产生电动势，称为温差电动势。 提高