2.3 光电导探测器.ppt

光电导探测器 光电导探测器 光电导探测器 2 主要特性参数 1. 光电特性和γ值 照度指数γ值 （ α ≈1） 2. 光电导灵敏度 3. 频率特性 3. 频率特性 3. 频率特性 3. 频率特性 4. 光谱特性 4. 光谱特性 4. 光谱特性 8. 噪声特性 总结： 常用光电导探测器 应用电路举例 * 光电科学与工程学院 College Of Optoelectric Science and Engineering 数码相机为什么能实现自动曝光？ 数码相机NIKON5 利用半导体光电导效应制成的器件称为光电导探测器，简称PC（Photoconductive）探测器－－又称为光敏电阻。 特点 ： ①光谱响应：紫外－－远红外 ②工作电流大，可达数毫安 ③可测强光，可测弱光 ④灵敏度高，光电导增益大于1 ⑤无极性之分 1 材料结构原理 2 主要特性参数 1 材料及分类 Ⅲ－Ⅳ、Ⅲ－V族化合物，硅、锗以及一些有机物等 本征型光敏电阻： 杂质型光敏电阻： 注意杂质型：1.常用N型 2.极低温度下工作 2 结构和原理 设样品为N型材料 任务：1.导出电流表达式 光电导探测器 平均光电流 由此可得到两个结论： (1). 光电导探测器为受控恒流源 (2). 光电导探测器光敏面做成蛇形 光电导探测器 平均光电流 (1). 光电导探测器为受控恒流源 微变等效电路 光电阻Rp0--平均光照时 光敏电阻的阻值 U--光电阻Rp0上的分电压。 利用该等效电路可方便地计算光电导探测器接受交变辐射时的输出信号。 使用条件：光通量变化较小 光电导探测器 平均光电流 (1). 光电导探测器为受控恒流源 (2). 光电导探测器光敏面做成蛇形 －－光电流Ip与长度lz的平方成反比 光敏电阻结构示意图 2.光电导增益 －－光电导探测器的内增益，也称为光电导增益 1 材料结构原理 2 主要特性参数 3 偏置电路和应用 1. 光电特性和γ值 2. 光电导灵敏度 3. 光谱特性 7. 噪声特性 4. 频率特性 5. 温度特性 6. 前历效应 光敏电阻的光电流与入射光通量（光照度）之间的关系称光电特性 Sg比例系数，与材料有关 α为电压指数，～1 γ＝ 0.5~1－－照度指数 强光－－γ为0.5 弱光－－γ为1 弱光－－线性（测量） 强光－－非线性（控制） 1. 光电特性和γ值 实用的光电特性参数： （ α ≈1） 弱光 ， 光电导灵敏度： S/1m，S/1x S/μW，S/μW/cm2 两个阶段： 光电导探测器总的响应时间由探测器本身响应时间 决定 ，与外接负载电阻大小无关。 Response time tr/ms 5.4 5.5 5.4 5.4 Load resistance RL/? 100 1k l0k 100k CdSe光电导探测器： 光电导探测器总的响应时间由探测器本身响应时间 决定 ，与外接负载电阻大小无关。 引入等效电容 未引入等效电容 弛豫特性 总响应时间 探测器弛豫特性反映在电路 两个时间 最高频率 ~104HZ≈10KHZ 响应时间 ~ms量级 响应时间： 1. 光－电 载流子平均寿命 （较大） 2. 外接电路的时间常数 （可忽略） 光电导探测器的频率特性差，不适于接收高频光信号。 C 峰值波长在515～600nm，接近555nm，可用于与人眼有关的仪器，例如照相机、照度计、光度计等，加滤光片进行修正 可见光区灵敏的几种光敏电阻 红外区灵敏的几种光敏电阻 每一种器件都有特定的光谱响应波段。常用的光电导探测器组合起来后可以覆盖从可见光、近红外、中红外延伸至极远红外波段的光谱响应范围 常用光电导探测器的光谱响应示意图 可见光 近红外 中红外 远红外 近中紫外 波长增大 光敏电阻噪声： 减小噪声途径： －－光调制技术 －－致冷 －－合理偏置电路 光电导探测器波长响应范围 按工作波长： 按材料分，两大类型： 本征型光敏电阻 杂质型光敏电阻 紫外光响应 可见光响应 红外光响应 紫外光 可见光 红外－－极远红外光 数码相机为什么能实现自动曝光？ 数码相机NIKON5 数码相机NIKON5 1.光敏电阻用于照相机自动曝光电路 ： 光照强： 曝光时间短 光照弱： 曝光时间长 3．光电导探测器噪声主要包括： 热噪声、g-r噪