光电子的应用光电转换器件光全息.pptxVIP

光电子在信息领域中的主要应用 光电转换器件 光电转换器件是把光转换成电或通过光信号来控制电信号的器件 光电转换器件 根据光与物质的相互作用而产生的不同物理效应，光电转换器件分为： 光电导器件：是无结光检测器，它根据半导体在光的照射下，会 改变自身的电导率的特点制成，是利用了内光电效应的器件。 光伏器件：结型光检测器，其内部有一个以上的 PN 结，它根据光 照射下结的耗尽层或本征层内产生了电荷，从而改变器件对流过自 身电流的控制能力的原理工作的。利用光生伏特效应，可制成不同 类型光伏器件，如：光电池、光电二极管、光电三极管、光控可控 硅、摄像器件(CCD)等。它也是利用内光电效应制成的器件。 3. 光电子发射器件：是利用外光电效应的器件。如光电倍增管。 分类： 光电子在信息领域中的主要应用 光电转换器件 根据光电转换器件的用途来区分： 光电探测器件。 光电成像器件。 光电导探测器 光电导探测器是利用光电导效应制作的光探 测器，主要特征是受到光照后，器件的电阻发生 变化。包括：光敏电阻、光导管。 能够产生光电导效应的电子跃迁类型包括： 本征吸收和杂质吸收。 电子吸收了光子能量后，从价带跃迁到导带 或从禁带中的杂质能级跃迁到导带或从价带跃迁到禁带中的杂质能级，其结果是在导带中产生了自由电子或在价带中产生了空穴。 光电子在信息领域中的主要应用 光电转换器件 光电导器件的工作特性 1. 响应度 光探测器的输出电压或输出电流与入射光功率之比。 RI = I/P (A/W); RV = V/P (A/W); R 为输出电阻 响应度与外加偏压、载流子受命和器件长度有关 2. 光谱特性 光电导探测器是波长选择性 器件即在一定的波长范围内，才 对入射光有影响而对其他波长响 应度极小或趋于0。 材料的禁带宽度决定了光谱 响应的长波限 0 。在  0 时， 随光子能量的增加，有更多的电子能够被激发到导带参与导电，使光电导增大，响应率提高。 光电子在信息领域中的主要应用 光电转换器件 如果入射光子的能量大到足以使价带中所有电子被激发到导带，光生 载流子的数目不在随之增加，就会引起响应率下降。因此，在响应率从增 加到减小的过程中会出现一个响应的峰值波长  （略小于0 ） 3. 照度特性 在外加电压 V 一定时，光电流与入射光照度 E 的关系可表示为： I = KVE 式中 K、、 均为常数，K 与器件的材料、尺寸、形状及载流子寿命 有关； 是电压指数，一般为1.1-1.2;  是照度指数，随杂质的种类和 复合中心数的多少而不同。 值对弱光约为 1，对强光则为 0.5。 4.响应速度 光电导材料在受到光照射时，需要经过一段时间才能达到新的平衡， 载流子浓度达到稳定值。而光照消失后，也要经过一段时间，光生载流子 浓度才能恢复到初始状态。这种现象反映了光电导的惰性。 光电导探测器的响应时间：光照时流过光导器件的电流上升到 0.63 I0 所需要的时间 t 以及遮光后电流下降到 0.37 I0 所需的时间tf。 光电子在信息领域中的主要应用 光电转换器件 20 K 90 K 195 K 290 K 1 2 3 4 5 波长 (m) 响应率R（相对值） 0.1 1.0 硫化铅探测器光谱响应与温度的关系 5. 温度效应 半导体光电导器件受温度变 化的影响较大。当温度升高时， 热激发载流子增多，热噪声变大； 光生载流子复合几率增大，寿命 变短，导致灵敏度降低；响应峰 值波长向短波方向移动。 器件的电阻值也是与温度有 关的，一般在弱光照与强光照时， 温度系数都较大，而中等强度的 光照时的温度系数较小。 6. 基本工作电路 V0 Vs RL RD C 入射光 光电导探测器 光电导器件的暗电阻很大（无光照射 时的电阻），在10M 以上。 光电子在信息领域中的主要应用 光电转换器件 光电池 利用光生伏特效应制成的无偏压光电转化器件，由于其内部可能存在 PN 结，所以也称为结型探测器。 用途：1. 能量转化器件，太阳能电池，将光能转化成电能，成为一种电源。 2. 光电探测器件，将光信号转化成电信号，起测量作用。 结构类型：1. 金属－半导体接触型 2. PN 结型 1 2 3 4 N N P P P N 金属－半导体型 光电池 1－集电极；2－半透明薄膜 3－硒层；3－金属板 光 光 电