光电检测技术 知识课件chapter3光电检测系统的光电接收器件.ppt

光电检测系统的光电接收器件;;;什么是光电效应？; 当A +，K －：有光电流;爱因斯坦的光量子假设;外光电效应器件——光电发射二极管;外光电效应器件——光电发射二极管;外光电效应器件;外光电效应器件——光电倍增管（PMT）;光电倍增管的供电电路图;光电倍增管电源;光电倍增管电源;光电倍增管使用注意事项;;光电导效应器件;光电导效应器件——光敏电阻; 光敏电阻阻值对光照特别敏感，是一种典型的利用光电导效应制成的光电探测器件。 ;组成：它由一块涂在绝缘基底上的光电导材料薄膜和两端接有两个引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。;光电导效应器件——光敏电阻;;;;;前历效应：;亮态前历效应： 光敏电阻测试或工作前已处于亮态，当照度与工作时所要达到的照度不同时，所出现的一种滞后现象。;时间、频率响应：;光谱特性：相对灵敏度与波长的关系;光敏电阻特点及应用;光敏电阻;光敏电阻应用例子——路灯自动控制电路;光敏电阻应用例子——火灾探测电路;;;;; 当光照射到光电二极管的光敏面上时，会在整个耗尽区 (高场区) 及耗尽区附近引起受激跃迁现象，从而产生电子空穴对。; 产生的电子空穴对在外部电场作用下定向移动，被电极收集产生电流;i;i; 偏置方式一：光电二极管收光照时Vout下降 ;第一部分;国外半导体器件命名方式;日本半导体器件的型号命名方法;国际电子联合会半导体器件命名方法;实用常规电子产品网站;光电三极管（光敏三极管、光电晶体管）;;;;;光电三极管、光电二极管比较;原理：在光生电流尚未遇到后续电路的热噪声时已经在高电场的雪崩区中得到放大，因此有助于提高接收机灵敏度;APD工作过程;APD雪崩光电二极管;APD合适工作点： 接近反向击穿电压，但不超过;ADP应用——激光雷达;(PIN Photodiode，简称PIN PD) ;PIN光电二极管结构;PIN光电二极管工作原理;PIN是为提高光电转换效率而在PN结内部设置一层掺杂浓度很低的本征半导体（I层）以扩大耗尽层宽度的光电二极管。;反向偏压光电探测器特性比较;硅光电池;i;光电池特性;光电池特性;光电池特性;光电池特性;光电池外接电路;光电池主要有两大类型的应用： 将光电池作能量转换器件??用，利用光伏作用直接将大阳能转换成电能，即太阳能电池。这是人们探索新能源的一个重要研究课题。太阳能电池已在宇宙开发、航空、通信设施、太阳电池地面发电站、日常生活和交通事业中得到广泛应用。随着太阳电池技术不断发展，成本会逐渐下降，太阳电池将获得更广泛的应用。 将光电池作光电转换器件应用，需要光电池具有灵敏度高、响应时间短等特性，但不必需要像太阳电池那样的光电转换效率。这一类光电池需要特殊的制造工艺，主要用于光电检测和自动控制系统中。;光电池作能量转换器件使用：; 光电池作为光电探测使用时，其基本原理与光敏二极管相同，但它们的基本结构和制造工艺不完全相同。光电池工作时不需要外加电压；光电转换效率高，光谱范围宽，频率特性好，噪声低等，它已广泛地用于光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等。;光电池应用;光电追踪电路;光电耦合器;光电耦合器应用;例2. 计算机系统中终端设备 与主机的隔离运行; 某些晶体材料（如铁电晶体）具有自发极化现象，自发极化的大小在温度有稍许变化时就有很大的变化。温度恒定时，由自发极化产生的表面电荷吸附空气中的电荷达到平衡；材料吸收红外光后引起温度升高，极化强度会减小，单位面积的表面电荷相应减少，一部分吸附电荷被释放；若与一个电阻连成回路，电路中就会有电流产生，如图所示。这种因温度变化引起自发极化强度变化的现象被称为热释电效应。;当温度变化ΔT在材料各处一致时，热释电效应可以借助热释电系数p表示为：;生物机电; 制作干手机可参考随机延时电路和固定延时电路。 注意：人感器必须隔热，出风口与感应窗口要分离。 ;;位置敏感探测器：可以检测光位置的器件，也称为坐标光电池;固体成像器件主要有： CCD: 电荷耦合器件Charge Coupled Devices ① 1969发明于美国诺贝尔实验室 ② 固体成像器件的基础， ③ 2009年获得诺贝尔奖 CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor ①基于场效应晶体管的基本结构 ② 原理及使用方法与CCD类似 ;CCD结构;MOS光敏元;CCD中电荷的转移;2V;CCD中电荷的转移;CCD中电荷的读出;计数：计数器用来记录驱动周期的个数，N+m，考虑到“行回扫”的时间需要，采用过驱动，