光电技术 第五周 周二已授课ppt课件

1、第二章 光电探测器概述光电探测器是一种将辐射能转换成电讯号的器件，是光电系统的中心组成部分，在光电系统中的作用是发现信号、丈量信号，并提取必要的信息。光电探测器的分类光电倍增管光电倍增管硅、锗光电二极管硅、锗光电二极管铅锡光辐射探测铅锡光辐射探测III-V族化合物探测器族化合物探测器硅、锗掺杂探测器硅、锗掺杂探测器三元合金三元合金HgCdTe)探测器探测器负电子亲和势半导体光电阴极负电子亲和势半导体光电阴极InGaAs光通讯探测器光通讯探测器GaAs/AlGaAs量子阱探测器量子阱探测器与与FET集成光探测器集成光探测器(1)(1)光电子发射探测器光电子发射探测器(2)光电导探测器(3)光伏探

2、测器(4)光电磁探测器 光子探测器简述光子探测器简述 光电探测器的分类在光电探测器的开展中，最受注重的是入射光子和资料的电子在光电探测器的开展中，最受注重的是入射光子和资料的电子发生各种相互作用的光电子效应。几乎一切情况下，所用的资发生各种相互作用的光电子效应。几乎一切情况下，所用的资料部是半导体。众多的光电子效应中，只需光电子发射效应、料部是半导体。众多的光电子效应中，只需光电子发射效应、光电导效应、光生伏特效应和光电磁效应得到广泛的运用。光电导效应、光生伏特效应和光电磁效应得到广泛的运用。基于光电子发射效应的器件在吸收了大于红外波长的光子能量基于光电子发射效应的器件在吸收了大于红外波长的光

3、子能量从器件资料中的电子能逸出资料外表，这种器件称为外光电效从器件资料中的电子能逸出资料外表，这种器件称为外光电效应器件。应器件。 基于光电导、光伏特和光电磁效应的器件，在吸收了大于红外基于光电导、光伏特和光电磁效应的器件，在吸收了大于红外波长的光子能量以后，器件资料中出现光生自在电子和空穴，波长的光子能量以后，器件资料中出现光生自在电子和空穴，这种器件称为内光电效应器件。这种器件称为内光电效应器件。(1)光电子发射探测器(2)光电导探测器(3)光伏探测器(4)光电磁探测器 1 1光子探测器光子探测器 内光电 外光电 光电子发射探测器：真空光电管、光电倍增管。光电子发射探测器：真空光电管、光电

4、倍增管。真空光电管由光电阴极和阳极构成，用于呼应要求极快场所。真空光电管由光电阴极和阳极构成，用于呼应要求极快场所。光电倍增管运用最广，光电倍增管运用最广，其内部有电子倍增系统，有很高的电其内部有电子倍增系统，有很高的电 流增益，能检测极微弱的光辐射信号。流增益，能检测极微弱的光辐射信号。光电子发射探测器主要用于可见光，对红外呼应只需：光电子发射探测器主要用于可见光，对红外呼应只需：银一氧一铯光电阴极银一氧一铯光电阴极1.25微米和新开展的微米和新开展的负电子亲和势光电阴极负电子亲和势光电阴极890纳米只适用近红外探测。纳米只适用近红外探测。光电子发射探测器 利用光电子发射效应的探测器光电子发

5、射效应也称外光电效应：入射辐射使电子从光电阴极光电子发射效应也称外光电效应：入射辐射使电子从光电阴极外表发射到周围的空间中，即产生光电子发射。外表发射到周围的空间中，即产生光电子发射。所需光能量取决于光电阴极的逸出功。因此，入射光超越某个所需光能量取决于光电阴极的逸出功。因此，入射光超越某个长波限，光子能量低于阴极资料逸出功就不能产生光电子发射。长波限，光子能量低于阴极资料逸出功就不能产生光电子发射。阳极接纳光电阴极发射的光电子所产生的光电流正比入射辐射阳极接纳光电阴极发射的光电子所产生的光电流正比入射辐射的功率。的功率。光电导效应：大多数半导体和绝缘体光照下电阻减少。光电导效应：大多数半导体

6、和绝缘体光照下电阻减少。入射光辐射与晶格原子或杂质原子的束缚电子相互作用，入射光辐射与晶格原子或杂质原子的束缚电子相互作用，产生自在电子一空穴对产生自在电子一空穴对( (本征光电导本征光电导) )、或自在电子、或自在电子/ /空穴空穴( (非非本征光电导本征光电导) )，从而使电导添加。，从而使电导添加。所激发的载流子仍保管在资料内部，光电导是内光电效应。所激发的载流子仍保管在资料内部，光电导是内光电效应。本征光电导，光子的能量要超越禁带宽度，才干激发出自本征光电导，光子的能量要超越禁带宽度，才干激发出自在电子一空穴对。因此要求在电子一空穴对。因此要求 (2) (2)光电导探测器光电导探测器 利用光电导效应的探测器利用光电导效应的探测器本征光电导体的长波限本征光电导体的长波限非本征光电导的长波限非本征光电导的长波限入射光辐射与晶格原子相互作用，入射光辐射与晶格原子相互作用，产生自在电子一空穴对产生自在电子一空穴对(本征光电导本征光电导)或与杂质原子的束