13常用光电探测器简介

1、§ 3常用光电探测器简介一、光敏电阻光电导效应原理（半导体材料的体效应）一一光电导探测器光照下改变自身的电阻率（光照愈强，器件自身的电阻愈小）光敏电阻（光导管）本征型光敏电阻 一一 一般在室温下工作适用于可见光和近红外辐射探测非本征型光敏电阻一一通常在低温条件下工作常用于中、远红外辐射探测1 .光敏电阻的结构和偏置电路以CdS光敏电阻为例电极CdS光假面2 .工作特性（1）光敏响应特性A ACfim)(2)光照特性和伏安特性光照特性曲线1 /(mA)尸(X 10"k)线性伏安特性(3)时间响应特性光敏电阻的响应时间常数是由电流上升时间tr和衰减时间tf表示的。光敏电阻的响应

2、时间与入射光的照度，所加电压、负载电阻及照度 变化前电阻所经历的时间(称为前历时间)等因素有关。(4)稳定特性光敏电阻的阻值随温度变化而变化的变化率，在弱光照和强光照时都较大，而中等光照时,则较小。例：CdS光敏电阻的温度系数在10lx照度时约为0;照度高于10lx 时，温度系数为正；小于10lx时，温度系数反而为负；照度偏离 10lx 愈多，温度系数也愈大。另外，当环境温度在0+60C的范围内时，光敏电阻的响应速度几 乎不变；而在低温环境下，光敏电阻的响应速度变慢。例如， -30C时的 响应时间约为+20C时的两倍。光敏电阻的允许功耗，随着环境温度的升高而降低。(5)噪声特性3 .几种典型的

3、光敏电阻(1) CdS和 CdSe低造价、可见光辐射探测器光电导增益比较高(103104)响应时间比较长(大约50ms)(2) PbS近红外辐射探测器波长响应范围在13.4区成 峰值响应波长为2m内阻(暗阻)大约为1MQ响应时间约200 Hs(3) InSb在77k下，噪声性能大大改善峰值响应波长为5pm响应时间短(大约50x 10-9s)(4) HgCd-xTe 探测器化合物本征型光电导探测器，它是由HgTe和GdTe两种材料混在一起 的固溶体，其禁带宽度随组分x呈线性变化。当x=0.2时响应波长为814 pm,工作温度77k,用液氮致冷。4.使用注意事项(1)用于测光的光源光谱特性必须与光

4、敏电阻的光敏特性匹配；(2)要防止光敏电阻受杂散光的影响；(3)要防止使光敏电阻的电参数(电压、功耗)超过允许值；(4)根据不同用途，选用不同特性的光敏电阻。二、硅光电池太阳电池零偏压pn-光伏探测器一一光伏工作模式一一光电池硅光电池的用途：光电探测器件，电源Rl1,短路电流和开路电压 光电池等效电路短路电流一一RL=0开路电压RL=°°单片硅光电池的开路电压约为 0.450.6V,短路电流密度约为150,2300A/m。测量方法：在一定光功率（例如ikw/m）照射下，使光电池两端开路，用一高内阻直流毫伏表或电位差计接在光电池两端，测量出开路电压；在同样条件下，将光电池两端

5、用一低内阻（小于 1Q）电流表短接, 电流表的示值即为短路电流。2.光谱、频率响应及温度特性光电池的频率特性不太好。在强光照射或聚光照射情况下，必须考虑光电池的工作温度及散热 措施。通常Si光电池使用的温度不允许超过125 C。三、光电二极管反偏电压pn-光伏探测器一一光导工作模式一一光电二极管1. Si光电二极管(1)结构原理电极(2)光谱响应特性和光电灵敏度（4）伏安特性（4）频率响应特性频率特性好，适宜于快速变化的光信号探测。光电二极管的频率特性响应主要由三个因素决定：（a）光生载流子在 耗尽层附近的扩散时间；（b）光生载流子在耗尽层内的漂移时间；（c）与 负载电阻R并联的结电容C所决定的电路时间常数。2. PIN硅光电二极管3.雪崩光电二极管（APD有源区n - Ge“二1/ / /_/ / 电极电极SijN*SiOj电设有源区*3。口m四、光热探测器1 .热敏电阻热敏电阻由 Mn Ni、Co、Cu氧化物，或 Ge Si、InSb等半导 体材料做成的电阻器，其阻值随温度而变化。电阻随温度变化的规律：.R = : T . ：T R式中：T = ：R/（R.：T）称为热敏电阻的温度系数，g >。称为正温度系数，3 <0称为负温度系数。2 .热释电探测器利用热释电效应制成的探测器称为热释电探测器。常用热释电材料：硫酸三月甘肽（TGS