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光电检测器件一
* * * * 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 利用具有光电导效应的材料(如硅、锗等本征半导体与杂质半导体,硫化镉、硒化镉、氧化铅等)可以制成电导随入射光度量变化的器件,成为光电导器件或光敏电阻。 具有体积小、坚固耐用、价格低廉、光谱响应范围宽等优点,广泛应用于微弱辐射信号的探测领域。 1、光敏电阻的原理与结构 符号 当光敏电阻受到光照时,光生电子—空穴对增加,阻值减小,电流增大。 暗电流(越小越好) 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 类型: 本征半导体光敏电阻 杂质型半导体光敏电阻 基本结构: a)梳状结构 b)蛇形结构 c)刻线结构 1—光电导材料 2—电极 3—衬底材料 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 常用于可见光波段的探测 常用于红外波段甚至于远红外波段辐射的探测。 2、典型光敏电阻 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 CdS光敏电阻:是最常见的光谱响应特性最接近人眼光谱光视效率 的光电器件,CdS光敏电阻的峰值波长为0.52μm,在可见光波段范围内最灵敏。它广泛地应用于灯光的自动控制,照相机的自动调光等。 晚上,CdS光敏电阻阻值大,J的电流小,不能工作而关闭,灯亮。 白天,阻值小,J工作,常闭触头断开,灯灭。 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 PbS光敏电阻:近红外波段最灵敏的光电导器件。由于在2μm附近的红外辐射的探测灵敏度很高,因此,常用于火灾的探测、红外报警系统等领域。室温下的PbS光敏电阻的光谱响应范围为1~3.5μm,峰值波长为2.4μm。 将PbS光敏电阻放在光学系统的焦点上,使进入接收系统的红外线能全部会聚到探测器上。报警装置与放大器相连接,它可输出报警信号。 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 3、光敏电阻的基本特性 1)光电特性 CdS光敏电阻光照特性 当照度很低时,曲线近似为线性,随着照度的增高,线性关系变坏,当照度升为很高时,曲线近似为抛物线形。 光电转换因子γ在弱辐射作用的情况下为1,随着辐射的增强,γ值减小,当辐射很强时γ值降低到0.5。 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 2)伏安特性 CdS光敏电阻的伏安特性曲线 光敏电阻的本质是电阻,符合欧姆定律。因此,它具有与普通电阻相似的伏安特性,但是它的电阻值是随入射光度量的变化而变化的。 图中的虚线为额定功耗线。使用时,应使光敏电阻的实际功耗不超过额定值。 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 3)温度特性 CdS与CdSe光敏电阻的温度特性曲线 光敏电阻的相对光电导随温度升高而下降,光电响应特性受温度影响较大。 在温度变化大的情况下应用时要采取制冷措施以降低光敏电阻工作温度,这是提高光敏电阻性能参数的有效办法。 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 4)时间响应 光敏电阻的时间响应(惯性)比其他光电器件要差些(惯性要大),频率响应要低。 光敏电阻在被强辐射照射后,其阻值恢复到长期处于黑暗状态的暗电阻RD所需要的时间将是相当长的。因此,光敏电阻的暗电阻RD常与其检测前是否被曝光有关,这个效应常被称为光敏电阻的前历效应。 光敏电阻的频率特性 1—Se光敏电阻 2—CdS光敏电阻 3—TeS光敏电阻 4—PbS光敏电阻 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 5)噪声特性 光敏电阻的主要噪声有热噪声、产生复合噪声和低频噪声(或称1/f 噪声)。 光敏电阻的噪声与调制频率的关系 第3章 光电检测器件 一、光电导器件 6)光谱响应 光敏电阻的光谱响应主要由光敏材料禁带宽度、杂质电离能、材料掺杂比与掺杂浓度等因素有关。 三种典型光敏电阻的光谱响应特性曲线 CdS材料制成的光敏电阻的光谱响应很接近人眼的视觉响应,CdSe材料的光谱响应较CdS材料宽,PbS材料的光谱响应范围最宽,覆盖了0.4~2.8μm的范围,PbS光敏电阻常用于火点探测与火灾预警系统。 * * * * * * * * * * * * * * * * * *
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