探测器性能比较讲解.ppt

3.6 探测器性能比较 3.6.1 单元光电探测器的性能及应用比较 3.6.2 光电成像器件性能及应用比较 为了在设计光电系统选择探测器时综合参考，将 各类光电探测器的性能和应用范围作一简要的比 较； 注意：由于实际工程测量和科学研究所需解决的 问题干差万别，以致对光电系统所需的性能参量 各有侧重。 本节将以光电探测器的一些基本参量对各类探测 器作一比较。 3.6.1 单元光电探测器性能 及应用比较 (a) (b) (4) (PE-Photo Emission) (PMT-PhotoMultiplier Tube ) (PC-Photoconductive) (PV-Photo Voltaic ) (SBD － Schottky Barrier Photo Diode) (PEM-photo electromagnetic) (photon drag effective ) (Bolometer ) Positive Temperature Coefficient (seebeck effect ) Pyroelectric sensor (MCP-Microchannel Plates ) (Dynode ) (APD － Avalanche Photo Diode) thermocouples thermopile Negative Temperature Coefficient Solar cell （ photocell ） Photo Diode photoconductor (image intensifiers ) ? 设计光电系统时，首先要考虑前置放大器的设 计，为了获得低噪声前置放大器，必须了解探 测器内阻值，以便根据最佳源电阻匹配原则选 择低噪声放大器，以得到最大的输出信噪比。 一般按探测器内阻高低可分为三类： ? (1) 低阻探测器：内阻低于 1000 。 ? (2) 中阻探测器：内阻在 100 Ω 一 lM Ω 之间。 ? (3) 高阻探测器：内阻高于 1M Ω 一、典型探测器内阻值比较 二、光电探测器的光谱响应范围比较 光电探测器的光谱响应范围主要由制作 器件的材料决定，在前几节对各种器件 的光谱响应范围已作详细介绍，这里可 综合归纳其基本要点： 1 ．热电探测器的 光谱响应范围最宽 ，从可见光到远 红外波段 (0.4 ～ 100μ m) 都有平坦的光谱响应，它们 的光谱响应范围主要取决于器件的窗口材料，常 用的光学窗口材料有： 一般光学玻璃 (300 ～ 800nm) ； 石英玻璃 (0.26 ～ 3.5μ m) ； 锗 (1.7 ～ 23μ m) ； KRS — 5( 碘化铊 — 溴化铊 )(0.5 ～ 50μ m) 。 2 ．光子探测器是 对波长响应有选择性 的探测器。 它们的响应范围由材料自身特性决定。光谱响 应范围在可见光及近红外波段，最重要的材料 有： 硒 (350 一 700nm ， λ p 为 570nm) 、 硅 (400 — 1100nm ， λ p 为 850nm) ， 光谱响应范围在红外波段的材料很多，但它们 的共同特点是一般要在低温下工作 ( 多数在液氮 温度 77K 下工作 ) 。 三、探测器响应频率比较 各种探测器响应频率特性都是由探测器的工作机 制所决定的，各类探测器的响应时间见表 3.3 ，一般 规律： ? 热电探测器 ( 除热释电探测器外 ) 响应频率最低，一般只能 达几千 Hz ，其中热电偶响应频率在 100Hz 范围内； ? PC 探测器响应频率次之，一般在几 MHz 范围内； ? PV 探测器响应频率比 PC 探测器高，可达到几百 MHz ， ? PIN 管响应频率最高，可达 GHz 。 四、光电特性比较 光电特性直线性是指当加在光电探测器的偏置电 压、负载电阻等参量不变时，探测器输出电压 ( 电流 ) 值与入射在探测器上的光照度的线性关系。对于光度 测量和辐射度测量来说是一个非常重要的性能指标。 一般地： 光电导探测器的光电特性直线性最差； 光伏探测器较好； 光电倍增管的光电特性直线性最好。 五、入射光功率范围比较 入射光功率范围是指探测器所能探测到的最低 光功率和最高光功率。一般探测器的入射光功率范 围在 10 -7 W 到 0.1W 量级。 作为特殊情况，在探测极微弱的可见光信号时多采 用光电倍增管，其入射光功率范围在 10 -9