第六章--光电子技术总结PPT课件.ppt

第六章： 光伏探测器;6.1 光伏探测器的工作原理 ;2、光照后产生的电流： 两部分电流：①光电流Ip ②光生电压产生的正向电流I＋ ;3、光照后的伏安特性曲线 ;4、光伏探测器的两个重要参数： (1)开路电压;(2)短路电流; ;§6. 2.,光伏探测器的噪声;（1）无光照时： ①在零偏置时：流过p-n结的电流包含热激发产 生的正向和反向的暗电流，它们对总电流的贡献为 零，而对噪声的贡献是叠加的，因此总噪声为：;（2）有光照时： ①偏压为0时，流过p-n结的电流有三部分，总噪声为：;§6.3光伏探测器的性能参数;(2) 探测率：;;(3)光谱特性;●(4) 温度特性;§6.4光伏探测器实例---光电池及光伏探测器;硅光电池：工艺最成熟，应用最广泛，具有高效率、宽的光谱响应、良好的频率响应特性、高稳定性及耐高能辐射等优点。单晶硅：变换效率最高，已达２０％以上，但价格也最贵；非晶态硅：变换效率???低，但价格最便宜，最有希望用于一般发电。;(1)硅光电池结构;光电池工作于有负载的情况,其工作原理：;工作特点： 光电池工作特性与负载关系很大。I与P线性关系要求不高，只要求IV最大。因此不同的入射光功率要求不同的电阻值。 ;;（2）光谱特性：光电池的光谱响应取决于材 料的性能。;(3) 频率特性：光电池的响应频率一般不太高，硅光电池最高截止频率仅为几十千赫。;二、硅光电二极管;特点：环形p-n结，为了消除表面漏电流，工作于较小的负偏 压；通常用平面镜和聚焦透镜作为入射窗口；聚焦透 镜：提高灵敏度，由于了聚焦位置与入射光方向有关， 因此能减小杂散背景光的干扰。;曲线分析： 反偏压增加，耗尽层加宽，结电场增强，对结区光的吸收及光生载流子的收集效率影响很大，当反偏压进一步增加时，光生载流子的收集已达极限，光电流饱和。 性能参数：响应率在：0.4－0.6uA/uW的量级。 光谱响应：可见光+近红外　在0.8－1um波段响应率最高，采用视觉补偿滤波器后，峰值响应波长可转移到560nm左右，但响应率下降。 噪声：主要是散粒噪声和热噪声，弱光时，散粒噪声小于热噪声，强光时，散粒噪声大于热噪声。 频率响应：光电二极管的频率响应远比硅光电池高，达到MHz量级。 ;;三、ＰＩＮ光电二极管;引入本征层对提高器件灵敏度和频率响应起非常重要的作用。;现有产品的PIN光电二极管性能参数 滨松Si PIN Photodiode;大光敏面的PIN光电二极管;四、雪崩光电二极管（APD）;2、雪崩光电二极管结构 ;3、雪崩二极管的特征参数;雪崩倍增系数M、暗电流ID与所加偏压之间的关系 ：;(2)雪崩光电二极管的噪声;(3)现有产品的雪崩光电二极管性能参数; (1)体积小，有较高的灵敏度，结构紧凑，工作电 压低，使用方便; (2)性能与入射光功率有关：通常当入射光功率在 1nW到几uW时，倍增电流与入射光具有较好的 线性关系，适合弱光探测。 (3)同PIN光电二极管相比，具有更高的灵敏度， 由于有内增益，可大大降低对前置放大器的要 求。 (4)由于偏压较高，载流子在结区的渡越时间短， 结电容很小，所以雪崩光电二极管的响应速度 很快;五、光电三极管;（2）光电三极管工作原理;（3）光电三极管特性;B 频率响应 光电三极管的频率响应与结的结构及外电路有关。三极管的响应时间比光电二极管的响应时间长得多。 主要影响因素：1、结势垒电容Cbe,Cbc的充放电时间；2、光生载流子渡越基区所需时间；3、电流流经收集区的时间。 改进方法：减小结电容Cbe,Cbc，合理选择负载电阻RL，减小基区的厚度，减少复合，使电子快速渡越基区。 C光谱特性 硅光电三极管光谱响应峰值在：0.8－0.9um D应用领域 不适于高速、宽带的光控测系统只应用于要求响应率不高的一般光电探测任务。;六、碲镉汞、碲锡铅光伏探测器(光电二极管);特性： (1)工作于室温（300K）时, 光谱响应在1－3um, 量子效率0.4－0.6，响应率103V/W；(2)工作于77k, 光谱响应8－14um, 峰值响应波长10.6um，是目前探测CO2激光灵敏度最高，响应最快的较理想的光子探测器, 量子效率0.3－0.4, 响应频率700MH。;七、异质结光电二极管