第04章_光伏探测器C 2014.11.7.ppt

2. 一维PSD器件 一维PSD器件主要用来测量光斑在一维方向上的位置或位置移动量的装置。图3-34（a）为典型一维PSD器件S1543的结构示意图，其中1和2为信号电极，3为公共电极。它的光敏面为细长的矩形条。 只与I1、I2 电流的差、和之比有关，而与总电流无关。 图3-35所示，为一维PSD位置检测电路原理图，光电流I1经反向放大器A1放大后分别送给放大器A3与A4，而光电流I2经反向放大器A2放大后也分别送给放大器A3与A4，放大器A3为加法电路，完成光电流I1与I2相加的运算（放大器A5用来调整运算后信号的相位）；放大器A4用作减法电路，完成光电流I2与I1相减的运算。 3.二维PSD器件 在受光面上设有两对电极，A、B 为x 轴电极，C、D 为y 轴电极，设IA～ID 为电极A－D 的光电流，则光点能量中心的位置坐标为 另一种是双面型的，如图4-32 (b)所示，其正面和背面都是均匀电阻层，x 轴电极A、B 安在正面的受光面上，y 轴电极C、D 垂直于x 轴，安在背面。与光点位置有关的信号电流先在正面的两个信号电极上形成电流IA、IB，汇总后又在背面的两个信号电极上形成电流IC、ID。 光点能量中心的位置同样也用式 （4-20）计算。这种结构的 PSD 比单面型的位置误差小， 这可能是因为x、y 轴的分开 设置减小了彼此干扰的缘故。 4.3 光伏探测器组合器件 4.3.5光电耦合器 光电耦合器是发光器件与接收器件组合的一种元件。 发光器件： 常采用发光二极管 接收器件： 常用光电二极管、光电三极管、光集成电路等 例1：用光电耦合器隔离的高压稳压电路 高压区 低压区 光 4.3.5光电耦合器 * * 4.3 光伏探测器组合器件 光伏探测器的组合器件特点是：大多在一块硅片上按一定要求制造出若干个光伏探测器，可用来代替由分立光伏探测器而组成的变换装置，不仅具有光敏点密集量大，装置结构简单、紧凑、调节方便、精确度高等优点，而且还可以扩大变换装置的应用范围。 －－也称为集成结型光电器件 4.3 光伏探测器组合器件 －－也称为集成结型光电器件 4.3.1半导体色敏感器件 4.3.2阵列式光电器件 4.3.3象限式光电器件 4.3.4光电位置探测器 4.3.5光电耦合器 色敏光生伏特器件 色敏光生伏特器件是根据人眼视觉的三原色原理，利用不同结深PN结光电二极管对不同波长光谱灵敏度的差别，实现对彩色光源或物体进行颜色的测量。色敏光生伏特器件具有结构简单、体积小、重量轻，变换电路容易掌握，成本低等特点被广泛应用于颜色测量与颜色识别等领域。例如颜料、染料的颜色测量与判别，彩色电视机荧光屏彩色的测量与调整等等，是一种非常有发展前途的新型半导体光电器件。 4.3.1半导体色敏感器件 双色硅色敏光传感器的结构和等效电路如图4-22所示。它是在同一硅片上制作两个深浅不同PN结的光电二极管PD1和PD2组成的。 浅PN结的PD1的光谱响应峰值在蓝光范围，深结PD2的光谱响应峰值在红光范围。 4.3.1半导体色敏感器件 1.结构原理 4.3.1半导体色敏感器件 1.结构原理 双结光电二极管半导体色敏器件 这种结构相当于两个光电二极管反向串联，所以又称为双结光电二极管。图4—23 所示为双结光电二极管的光谱响应特性。 用双结光电二极管测量颜色时，通常测量两个光电二极管的短路电流比（ISC2/ ISC1）与入射波长的关系（如图所示），从关系曲线中不难看出，每一种波长的光都对应于一个短路电流比值，根据短路电流比值判别入射光的波长，达到识别颜色的目的。 4.3 光伏探测器组合器件 2.检测电路 对应于不同颜色波长的输出电压值 UT=kT/e，室温条件下，UT≈26mV；Isc1和Isc2分别为PD1、PD2的短路电流 对数放大器 差动放大器 4.3.1半导体色敏感器件 4.3 光伏探测器组合器件 3.短路电流比 短路电流比 与入射波长关系 入射波长 与输出电压关系 短路电流比的对数值(lg(Isc2／Isc1))与入射光波长的关系，每一种波长的光都对应于一短路电流比值，根据比值的不同来判别入射光的波长。 由于入射光波与(Isc2／Isc1)之间有一一对应关系，于是输出电压U0 与入射波长之间一一对应，只要测出信号处理电路的输出电压，就能确定被测光的波长以达到识别颜色的目的。 上述双结光电二极管只能用于确定单色光的波长，对于多种波长组成的混合色光，它是无能为力的。根据色度学理论，已研制出可以识别混合色光的三色色敏器件