典型光电检测器件.pptVIP

光电检测器件是利用物质的光电效应把光信号转换成电信号的器件. 光电检测器件分为两大类: 光子(光电子)检测器件 热电检测器件 光电效应 光照射到物体表面上使物体发射电子、或导电率发生变化、或产生光电动势等，这种因光照而引起物体电学特性发生改变统称为光电效应 光电效应包括外光电效应和内光电效应 外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物 内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体 内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应 2、外光电元件 紫外管 K为光电阴极,A为光电阳极；D1、D2、D3…等若干个光电倍增极(又称二次发射极)，涂有光敏物质。 光敏电阻：当光敏电阻受到光照时， 阻值减小。 红外发射、接收对管外形 光热效应 光热效应：材料受光照射后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料的性质发生变化． 热释电效应：介质的极化强度随温度变化而变化，引起电荷表面电荷变化的现象． 辐射热计效应：入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象． 温差电效应：由两种材料制成的结点出现稳差而在两结点间产生电动势，回路中产生电流． 光电检测器件 典型的光电探测器 CCD--- Charge Coupled Device CMOS--- Complementary Metal- Oxide Semiconductor CIS（接触式图像传感器） 提到CCD与CMOS，不得不说到数码相机。 与传统相机相比，传统相机使用“胶卷”作为其记录资讯的载体，而数码相机的“胶卷”就是其成像感光器件，而且是与相机一体的，是数码相机的心脏。 感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。 数码相机的发展道路，可以说就是感光器的发展道路。 目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷耦合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物半导体）器件。 数码相机 vs 胶卷式相机 1.经过镜头光聚焦在CCD（CMOS）上 2.CCD（CMOS）将光转换成电信号 3.经处理器加工，记录在记忆体上 4.显示器输出或打印 1.经过镜头光聚焦在胶片上 2.胶片上的感光剂随光发生化学变化 3.变化了的感光剂胶片经显影液显像 4.呈现在相纸上 相机(成像)原理 数码相机的「视网膜」 CCD（Charge Coupled Device ） 电荷耦合元件 CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor） 互补性氧化金属半导体 CCD --- Charge Coupled Device，电荷耦合元件 CＣＤ上感光元件的表面具有储存电荷的能力，以百万像素〈megapixel〉 为单位 。 光电转换—当其表面感受到光线时，会将电荷反应在元件上 CCD的突出特点：是以电荷作为信号，而不同于其它大多数器件是以电流或者电压为信号。 它将光敏二极管阵列和读出移位寄存器集成为一体，构成具有自扫描功能的图像传感器。是一种金属氧化物半导体（MOS）集成电路器件, 基本功能是进行光电转换电荷的存储和电荷的转移输出。 ＣＣＤ的工作原理 ＣＣＤ主要由三部分组成：信号输入、电荷转移、信号输出。 输入部分：将信号电荷引入到ＣＣＤ的第一个转移栅极下的势阱中，称为电荷注入。 光注入：用于摄像机。用光敏元件代替输入二极管。当光照射CCD硅片时，在栅极附近的半导体体内产生电子—空穴对，其多数载流子被栅极电压排开，少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷。 在ＣＣＤ栅极上施加按一定规律变化、大小超过阈值的电压，则在半导体表面形成不同深浅的势阱。势阱用于存储信号电荷，其深度同步于信号电压变化，使阱内信号电荷沿半导体表面传输，最后从输出二极管送出视频信号。 为了实现电荷的定向转移，在CCD的MOS阵列上划分成以几个相邻MOS电荷为一单元的循环结构。一位CCD中含的MOS个数即为CCD的像素。 势阱的概念 电荷耦合 三相CCD中电荷的转移过程 CCD的特点 体积小，可靠性高，寿命长。 空间分辨率高，可以获得很高的定位和测量精度。 灵敏度高，动态范围大，红外敏感性强，信噪比高 。 高速扫描，基本上不保留残象 集成度高 可用于非接触精密尺寸测量系统。 无像元烧伤、扭曲，不受电磁干扰。 有数字扫描能力。像元的位置可由数字代码确定，便于与计算机结合接口。 CCD的特性参数 像素数量，CCD尺寸，最低照度，信噪比等 像素数是指CCD上感光元件的数量。44万（768*576）、100万（1024*1024）、200