7.3IRFPA性能参数汇总.pptVIP

光电成像与信息工程研究所 曹峰梅 Tel.804 Email. liuba@bit.edu.cn Email: liuba@bit.edu.cn Tel804 7.3.1光伏型红外探测器电压响应率 按照光伏效应的理论，当V表示光生电动势时，则光照下，P-N结的势垒高度从原来的eV0变为e(V0-V)，当光照射到P-N结上时，N区的少子浓度为p 这些多余的少子，一面不断注入，一面不断向体内扩散，在结区引起的空穴电流密度为Jp，同理可写出结区的电子电流密度Je。 通过P-N结的总的光生电流密度可分为电子、空穴电流密度的和，也可写成含反向饱和电流密度的表达式，进而可得光生电压。 7.3.1光伏型红外探测器电压响应率 7.3.1光伏型红外探测器电压响应率 光伏探测器的响应度 整理可得响应度等于量子产额、动态电阻和电子电荷之积与入射光子能量之比。 故要提高响应度，需提高量子产额，增大动态电阻（减小反向饱和电流） 7.3.2光伏型红外探测器探测率 光伏探测器的响应时间 影响因素： 光生载流子在准中性N或P区扩散到耗尽区所需的时间， 光生载流子漂移同过耗尽区所需的时间 耗尽区的电容，结电容也是影响响应时间的重要因素。 解决方法： 要设法使结靠近表面－浅结， 要使得结尽量薄 但考虑到耗尽区电容应小，结不能太薄。 7.3.3光子探测器背景辐射限制 7.3.3光子探测器背景辐射限制 7.3.3光子探测器背景辐射限制 (1)工作模式的影响光伏探测器，只考虑背景辐射噪声，上面所求的比探测率公式不用修正。对于光电导探测来说，不仅要考虑产生噪声，也要考虑复合噪声，即产生复合噪声是单独光子产生噪声的2倍，所示，比探测率是上面所求公式的0.707 倍。（2）工作温度的影响不制冷的光电导探测，光子噪声要加倍，探测率下降为0.707倍，制冷光电导探测，探测率不变。（3）视角的影响 探测器视角小，探测率高，视角大，探测率低。 7.3.4 IRFPA其他特性简述 1.选择合适的光谱带 选择合适的光谱带，可以使目标与背景之间有较好的对比度，从而提高分辨率。但是，光谱带受到目标发射或大气传输窗口所限定。 2.需要足够的动态范围 背景辐射一般都是会有变化的，这一变化一般用给定辐射内的标准偏差来表示，在变化的场景下，无论背景如何变化，IRFPA都要有足够的动态范围以提供连续的图像，不能出现饱和或者是局部亮斑情况。 3.分辨率和灵敏度的要求 主要考虑探测像元的尺寸，越小分辨率越好，一般与衍射限决定的模糊圆一样大。 7.3.4 IRFPA其他特性简述 4.饱和特性 对于高灵敏度的IRFPA，为了收集大量的光电子，都尽量的采用最大的光学口径和最大的积分时间。这是因为所收集的电子都存储在焦平面之外，存储空间不受限制。 5.非均匀性 由于所有的探测元和大部分多路传输电子线路都做在单片衬底上，非均匀性不好纠正。 6.电荷转移率、噪声和串扰 探测器读出的信号常常受到其他相邻的或附近的读出电路的干扰，这种现象称为串扰。 7.噪声等效温差 当目标与背景的温差使系统输出峰值信号电压与噪声均方根电压相等时，测试图像上目标与背景的温差。可以直观地反映系统的质量，且易于测量。 8 .最小可探测温差 用系统观察目标与背景，当观察者刚刚可以分辨出目标存在时，目标与背景的温差。 9 . 最小可分辨温差 用空间条纹进行测试，观察者可分辨出条纹时，目标与背景的温差，它是空间频率的函数。 10. 可生产性 可以模块化生产的能力。 * * 动态电阻： 开路电压： 弱光下： 噪声来源主要是散粒噪声，工程上常采用的探测率公式。 其中(AR0)1/2为探测器结面积与增量电阻乘积的平方根值，是判断光伏器件性能优劣的重要判据，常称为光伏探测器的优值。 光伏探测器工作在光电二极管模式下时，P-N结两端加上反向偏压，散弹噪声将减小一半，从而在探测背景极限时，光伏探测器的探测率比光电导的高21/2倍。这也是光伏探测器的优点之一。 光子探测器受背景限制的极限探测率与目标的光谱分布，探测器的光谱响应，背景的光谱分布，视场角等因素有关。