光电检测发光器件课件.pptVIP

?按激发方式的不同，发光可分为光致发光，化学发光、摩擦发光、阴极射线致发光、电致发光等等。

第一节、发光二极管它是一种电致发光器件，它是一个PN结，当PN结加上正向电压时，结区势垒降低，P区的空穴往N区扩散，N区电子往P区扩散，电子与空穴在PN结区相遇复合释放能量而发光。

发光二极管（LED）按发光波长来分：红外发光二极管；可见光发光二极管

PN结加以正向电压时，在PN结附近稍偏于P区一边的地方，处于高能态的电子与空穴相遇时，便产生发光复合。辐射光的波长决定于材料的禁带宽度E，即g

由于不同材料的禁带宽度不同，所以由不同材料制成的发光二极管可发出不同波长的光。

(1)属于低电压、小电流器件，在室温下即可得到足够的亮(2)发光响应速度快(10-7~10-9s)；度；(3)性能稳定，寿命长(一般10小时以上)；5(4)易于和集成电路匹配，且驱动简单；(5)与普通光源相比，单色性好；(6)小型、耐冲击。缺点:功率较小、光色有限，较难获得短波发光(如紫外、蓝色)，且发光效率低。

二、LED的性能参数⑴用于显示的LED，使用流明效率。流明效率η：用人眼衡量的效率，它表示消耗单位电功率P所Li得到的光通量F。

⑵用于非显示时，使用功率效率与光学效率。功率效率η:将输入的电功率P转换成辐射的功率P的效率。pie光学效率η:外量子效率η与内量子效率η之比。oqeqi

量子效率是指注入载流子复合而产生的光量子效率。内量子效率η:辐射复合所产生的光子数NT1与激发时注入的电qi子孔穴对数G之比。外量子效率η：射出的光子数N与注入的电子孔穴对数G之比。qeT

指发光的相对强度（或能量）随波长（或频率）变化的分布曲线。

通过发光二极管的电流与加到二极管两端电压之间的关系，称为发光二极管的伏安特性。U为开启电压。U＞U时，二极管导通发光。U＜U时，二TTT极管截止不发光。U的大小与材料、工艺等因素有关。T发光二极管的反向击穿电压一般在－5V以上。

发光二极管的发光亮度，基本上是正比于电流密度。这种性质，对于采用脉冲驱动的方式是很有利的，它可以在平均电流与直流电流相等的情况下，获得很高的亮度。

温度对PN结的复合发光是有影响的，在偏置电压不变的情况下，结温升高到一定程度后，电流将变小，发光亮度减弱，电流与温度的关系大致如上图所示。

☆发光二极管的寿命都很长，在电流密度j＝1A/cm的情2况下，一般可达10h，最长可达10h69。☆电流密度对二极管的寿命是有影响的，电流密度大时，发光亮度高，寿命就会很快缩短。

☆指发光二极管启亮与熄灭时的时间延迟。☆发光二极管的响应时间很短，一般只有几纳秒至几十纳秒。☆当利用脉冲电流去驱动发光二极管时，应考虑到脉冲宽度、占空比与响应时间的关系。

三、发光二极管的应用及使用要点⑴数字、文字、图像显示；⑵指示、照明；⑶光源；⑷光电开关、报警、遥控、耦合；

⑴开启电压发光二极管的电特性和温度特性都与普通的硅、锗二极管类似。只是正向开启电压一般都比普通的硅、锗二极管大些，而且因品种而异。

⑵温度特性利用发光二极管和硅的受光器件进行组合使用时，应注意到二者的温度特性是相反的。温度升高时，发光二极管的电光转换效率变小，亮度减弱。而硅的受光器件，光电转换效率却是增加的。所以使用时，应把二者放到一起考虑，注意其组合后的整体温度特性。

⑶方向特性发光二极管一般都带有圆顶的玻璃窗，当利用它和受光器件组合时，应注意到这一结构上的特点。发光管与受光管二者对得不准时，效果会变得很差。

1、LED的缺点是（）A、发光效率低C、小型B、性能稳定，寿命长D、响应速度快2、LED的优点（A、寿命短）C、功耗大D、发光效率高3、发光二极管的工作条件是（A、加热）B、加正向偏压D、光照C、加反向偏压

第二节、激光器激光器是一种新型光源，和钨丝灯等常见光源相比，有许多突出的特点，例如，方向性强、单色性好、相干性好、亮度高等。激光的发散角很小，只有几毫弧，激光束几乎就是一条直线。

一、激光的产生原子在两个能级之间跃迁有三种情况，设E为基态，E为激发态。12这二能态之间的任何跃迁都伴随着发射或吸收频率为ν的光子。12

⑴吸收过程：常温下大部分原子处于基态。如过能量正好等于hν的光子碰击此系统时，处于基态的原子会吸收光12子而进入激发态。

⑵自发发射过程：原子在激发态是不稳定的，在没有任何外界刺激的条件下，有自发返回基态的趋势，并放出能量为hν的光子。12

⑶受激辐射过程：当能量为hν的入射光子激励已处12于激发态的原子后，原子因受激而跃回基态，并发射出频率、相位和方向都与入射光子相同的能量为hν的光子。

在激光物质中，外来的光子hν可以引起激发态原子的受激辐射，但也可能被基态原子所吸收，这两个过程是同时