光电检总结全.docVIP

第一章 光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，或进入计算机处理，最终显示输出所需要的检测物理参数 检测：通过一定的物理方式 ，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。 光电检测系统组成：光发射机，光学通道，光接收机。光发射机：分为主动式和被动式。主动式：光源（或加调制器）被动式：无自身光源，来自被测物体的光热辐射发射。光学通道：大气、空间、水下和光纤等。光接收机：收集入射的光信号并加以处理，恢复光载波信息 光电检测技术的特点：高精度。各种检测技术中最高。如激光干涉仪法检测长度的精度达0.05um/m；光栅莫尔条纹法测角可达0.04秒；用激光测距法测量地球到月球之间距离分辨率可达1m。高速度。光电检测以光为介质，用光学方法获取和传递信息是最快的。远距离，大量程。光便于远距离传播的介质，适于遥控和遥测，如武器制导，光电跟踪，电视遥测等。非接触检测。光照可认为是没有测量力的，也无磨擦，可实现动态测量，效率最高。寿命长。光波可永久使用。具有很强的信息处理和运算能力。可将复杂信息并行处理。同时光电方法还便于信息控制和存储，易于实现自动化和智能化。 光电检测基本方法： 直接作用法（受被测物理量控制的光通量，经光电接收器转换后由检测机构可直接得到所求被测物理量）、差动测量法（利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比可反应被测量的大小）、补偿测量法（是用光或电的方法补偿由被测量变化而引起的光通量变化，补偿器的可动元件连接读数装置指示出补偿量值，其大小反应被测量变化大小）和脉冲测量法（测量中将被测量的光通量转换成电脉冲，其参数（脉宽，相位，频率，脉冲数量等）反映被测量的大小）脉冲测量法特点：抗干扰性能好，精度高，直接与计算机相连，易于实现在线测量和自动化控制。脉宽方法测长度：L=v*t=v*k*N=K*N 双光路外差检测特点：双光路可消除杂散光、光源波动、温度变化和电源电压波动带来的测量误差，使测量精度和灵敏度大大提高。 第二章 光电效应：因光照二引起物体电学性质的改变（发射电子、电导率的改变、产生感生电动势）现象。特点：1）、光电效应对光波频率表现出选择性：2）、光子直接与电子作用，响应速度比较快； 3）、根据是否发射电子，分为外光电效应和内光电效应。外光电效应：产生电子发射。内光电效应：受到光照后物质内部电子能量状态发生变化，但不存在表面发射电子的现象。 光电导效应：光照射的物质电导率发生改变，光照变化引起材料电导率变化。是光电导器件工作的基础。包括： 本征和非本征两种，对应本征和杂质半导体材料。属于内光电效应。 稳态光电流：当在垂直于电场方向有均匀光照入射到样品表面，且入射光通量恒定时，样品中流出的光电流为稳态光电流。暗电导率：无光照时，半导体材料在常温下具有一定的热激发载流子浓度，此时材料处于暗态，具有一定的暗电导率。暗电流：暗态下外加电压通过的电流。光电导：亮电导与暗电导之差。光电流：亮电流与暗电流之差。 弛豫现象：光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流需要一定的时间。同样光电流的消失也是逐渐的。 光电导增益是表征光电导器件特性的一个重要参数，表示长度为L的光电导体在两端加上电压U后，由光照产生的光生载流子在电场作用下形成的外电流与光生载流子在内部形成的光电流之比。 光电导器件常做成梳状电极，光敏面做成蛇形，即保证了较大的受光表面，又可减小电极间距离，从而减小载流子的有效极间渡越时间，也利于提高灵敏度 杂质光电导效应：杂质半导体中施主或受主吸收光子能量后电离中，产生自由电子或空穴，从而增加材料电导率的现象。特点：容易受热激发产生的噪声的影响，常工作在低温状态。 光生伏特效应：达到内部动态平衡的半导体PN结，在光照的作用下，在PN结的两端产生电动势，称为光生电动势 光伏效应中，与光照想联系的是少数载流子的行为，义因为少数载流子的寿命很短，所以以光伏效应为基础的监测器件要比以光电导效应为基础的检测器件偶更快的响应速度。 光热效应(收到光照后，由于温度变化而造成材料性质的变化)：与光电效应的区别：光电效应中，光子能量直接变为光电子的能量，光热效应中，光能量与晶格相互作用使其运动加剧，造成温度的升高，从而引起物质相关电学特性变化。可分为:热释电效应（介质温度在光照作用下温度发生变化，介质的极化强度随温度变化而变化，引起表面电荷变化的现象。物理本质：极化晶体：在外电场和应力为零情况下自身具有自发极化的晶体，原因是内部电偶极矩不为零，表面感应束缚电荷）、辐射热计效应（入射光照射材料由于受