第03章光电检测器件.pptVIP

特点：1、频带宽，可达10GHz。2、本征层很厚，在反偏压下运用可承受较高的反向电压，线性输出范围宽。3、由耗尽层宽度与外加电压的关系可知，增加反向偏压会使耗尽层宽度增加，且集中在本征层，从而结电容要进一步减小，使频带宽度变宽。4、本征层电阻很大，管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安。目前有将PIN管与前置运算放大器集成在同一芯片上并封装成一个器件。*第62页，共126页，星期日，2025年，2月5日雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管。这种管子工作电压很高，约100～200V，接近于反向击穿电压。结区内电场极强，光生电子在这种强电场中可得到极大的加速，同时与晶格碰撞而产生电离雪崩反应。因此，这种管子有很高的内增益，可达到几百。当电压等于反向击穿电压时，电流增益可达106，即产生所谓的雪崩。这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，是目前响应速度最快的一种光电二极管。雪崩光电二极管(APD)*第63页，共126页，星期日，2025年，2月5日雪崩光电二极管(APD)原理图*第64页，共126页，星期日，2025年，2月5日APD的缺点噪声大是这种管子目前的一个主要缺点。由于雪崩反应是随机的，所以它的噪声较大，特别是工作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的噪声水平，以至无法使用。但由于APD的响应时间极短，灵敏度很高，它在光通信中应用前景广阔。*第65页，共126页，星期日，2025年，2月5日思考题某光敏电阻与负载电阻RL=2kΩ串接于12伏的直流电源上，无光照时负载电阻上的输出电压为u1=20mV，有光照时负载上的输出电流u2=2V，试求：光敏电阻的暗电阻和亮电阻值；若光敏电阻的光导灵敏度S=6×10-6s/lx，求光敏电阻所受的照度？*第66页，共126页，星期日，2025年，2月5日3.3.2光电三极管的基本结构光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流放大作用。只是它的集电极电流不只是受基极电路的电流控制，也可以受光的控制。光电晶体管的外形，有光窗、集电极引出线、发射极引出线和基极引出线（有的没有）。制作材料一般为半导体硅，管型为NPN型，国产器件称为3DU系列。*第67页，共126页，星期日，2025年，2月5日光电晶体管的灵敏度比光电二极管高，输出电流也比光电二极管大，多为毫安级。但它的光电特性不如光电二极管好，在较强的光照下，光电流与照度不成线性关系。所以光电晶体管多用来作光电开关元件或光电逻辑元件。*第68页，共126页，星期日，2025年，2月5日正常运用时，集电极加正电压。因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置，集电结为光电结。当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向基区注入，同时在集电极电路即产生了一个被放大的电流Ic（＝Ie＝（1＋β）Ip）β为电流放大倍数。因此，光电晶体管的电流放大作用与普通晶体管在上偏流电路中接一个光电二极管的作用是完全相同的。*第69页，共126页，星期日，2025年，2月5日发射极集电极基极发射极集电极光电三极管的工作原理cbeIcIpIbVo光敏三极管的结构原理、工作原理和电气图形符号*第70页，共126页，星期日，2025年，2月5日光电三极管的工作原理工作过程：一、光电转换；二、光电流放大VCCVCC基本应用电路*第71页，共126页，星期日，2025年，2月5日达林顿光电三极管电路为了提高光电三极管的频率响应、增益和减小体积。将光电二极管、三极管制作在一个硅片上构成集成器件*第72页，共126页，星期日，2025年，2月5日光电三极管的主要特性：光电三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。当入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降。因为光子能量太小，不足以激发电子空穴对。当入射光的波长缩短时，相对灵敏度也下降，这是由于光子在半导体表面附近就被吸收，并且在表面激发的电子空穴对不能到达PN结，因而使相对灵敏度下降。光谱特性入射光硅锗λ/nm400080001200016000相对灵敏度/%100806040200硅的峰值波长为900nm，锗的峰值波长为1500nm。由于锗管的暗电流比硅管大，因此锗管的性能较差。故在可见光或探测赤热状态物体时，一般选用硅管；但对红外线进行探测时,则采用锗管较合适。*第73页，共126页，星期日，2025年，2月5日伏安特性伏安特性光电三极管的伏安特性曲线如图所示。光电三极管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的输出