光电探测器及光电导探测器.pptVIP

* 三、光敏电阻的主要特性 光敏电阻的频率特性 1-硒 2-CdS 3-TeS 4-PbS 图3-10 几种光敏电阻的频率特性曲线 光敏电阻是依靠非平衡载流子效应工作的。光生载流子的产生或者复合都要经过一段时间，而且时间常数比较大，所以其上限频率f上低。 截止频率：f3dB=1/2?? 光敏电阻采用交变光照时，其输出将随入射光频率的增加而减少。 * 光敏电阻时间常数比较大，其上限截止频率低。只有PbS光敏电阻的频率特性稍好些，可工作到几千赫。 频率特性 * 在忽略外电路时间常数的影响时，响应时间等于光生载流子的平均寿命τ。 增大τ可提高器件的响应率，但器件的响应时间却增加，影响器件的高频性能。 而光照、温度等外界条件的变化又都会影响载流子的寿命，因此，光照、温度的变化同样直接影响光敏电阻的响应率和响应时间。 三、光敏电阻的主要特性 光敏电阻的时间特性 * 光敏电阻的时间响应特性较差 材料受光照到稳定状态，光生载流子浓度的变化规律： 停止光照，光生载流子浓度的变化为 响应时间 * 光敏电阻的时间常数较大，惯性大，时间响应比其它光电器件差。频率响应低。 时间特性与光照度、工作温度有明显的依赖关系。 Τ’r Τ’f E t O i(%) t O 100 63 37 τr τf 矩形光脉冲 10lx 100lx * 三、光敏电阻的主要特性 伏安特性 给定偏压 光照越大光电流越大； 给定光照度 电压越大光电流越大； 光敏电阻的伏安特性 曲线不弯曲、无饱和， 但受最大功耗限制。 光敏电阻伏安特性 * 三、光敏电阻的主要特性 温度变化影响 光敏电阻的灵敏度、 暗电流和光谱响应、 峰值响应波长、长 波限等参数。 光敏电阻温度特性 为了提高光敏电阻性能的稳定性，降低噪声和提高探测率，就十分必要采用冷却装置。 温度特性 * 光敏电阻是多数载流子导电，温度特性复杂。随着温度的升高，光敏电阻的暗电阻和灵敏度都要下降，温度的变化也会影响光谱特性曲线。 例如：硫化铅光敏电阻，随着温度的升高光谱响应的峰值将向短波方向移动。 尤其是红外探测器要采取制冷措施，控制光敏电阻工作的温度的办法提高工作稳定性。 温度特性 * 前历效应 指光敏电阻的时间特性与工作前“历史”有关的一种现象。即测试前光敏电阻所处状态对光敏电阻特性的影响。 暗态前历效应：指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它突然受到光照后光电流上升的快慢程度。一般地，工作电压越低，光照度越低，则暗态前历效应就越重，光电流上升越慢。 1-黑暗放置3分钟后? 2-黑暗放置60分钟后 3-黑暗放置24小时后 * 信号的随机起伏 白噪声和1/f噪声 光电探测器的噪声 在系统中任何虚假的或不需要的信号统称为噪声（随机，不可预知）。系统的噪声可分为来自外部的干扰噪声和内部噪声。来自外部的干扰噪声又可分为人为干扰噪声和自然干扰噪声；系统内部噪声也可分为人为噪声和固有噪声。 * 根据噪声的功率谱与频率的关系，常见有两种典型情况：一种是功率谱大小与频率无关的噪声，通常称为白噪声；一种噪声是功率谱与1/f成正比，称为1/f 噪声。 光电探测器的噪声 通常把噪声这个随机的时间函数进行傅氏频谱分析，得到噪声功率随频率变化关系，这就是噪声的功率谱s(f)。 * 一般光电检测系统的噪声可分为三类： （1）光子噪声 包括：A.信号辐射产生的噪声；B.背景辐射产生的噪声。 （2）探测器噪声 包括：热噪声；散粒噪声；产生—复合噪声；1/f 噪声；温度噪声。 （3）信号放大及处理电路噪声 光电测量系统噪声分类 * 热噪声(又称电阻噪声或白噪声) 凡有功耗电阻的元件都有热噪声，它来源于电阻内部自由电子或电荷载流子的不规则的热骚动。热噪声与温度T成正比；与测量仪器的电子带宽Δf成正比，与频率无关。 热噪声均方电流In2和热噪声均方电压Vn2分别由下式决定 In2＝4KTΔf/R Vn2＝4KTΔf.R 式中:K是玻尔兹曼常数；T是温度(K)；R是器件电阻值；Δf为所取的通带宽度(频率范围)。因此，所取的带宽愈大，噪声功率也愈大。当然并不是带宽无限增大，噪声功率也会无限增大。在常温下，上式只适合于1012Hz频率以下范围。 * 热噪声(又称电阻噪声或白噪声) 热噪声存在于任何电阻中，热噪声与温度成正比，与频率无关，热噪声又称为白噪声 使探测器致冷或者探测器及前置放大器一起制冷，可以减少热噪声电流。 * 散粒噪声 一种由电子或光生载流子的粒子性所引起的噪声。对于内光电效应探测器:(1)光生载流子(电子，空穴对)的产生和复合过程的随机性，每一瞬