[工學(xué)]ch3半導(dǎo)體光電探測(cè)器(已修改)
2024-10-30 23:34 本頁(yè)面
【正文】 Ch3 半導(dǎo)體光電探測(cè)器 Ch3 半導(dǎo)體光電探測(cè)器 167。 31 光電探測(cè)器性能參數(shù) 167。 32 光敏電阻 (光電導(dǎo) ) 167。 33 光電池 (太陽(yáng)電池 ) 167。 34 結(jié)型光電探測(cè)器 167。 35 CCD攝像器件 基本結(jié)構(gòu)；基本原理；基本電學(xué)特性。 光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 光子與電子相互作用的那一個(gè)過(guò)程？ 光電探測(cè)器的物理效應(yīng) ? 光子效應(yīng)和光熱效應(yīng) ? 光電發(fā)射效應(yīng) ? 光電導(dǎo)效應(yīng) ? 光伏效應(yīng) 167。 31 光電探測(cè)器性能參數(shù) 一、基本性能參數(shù) η Ip 光電流 P光強(qiáng) hv光子能量 1） P：入射探測(cè)器表面光強(qiáng) 外量子效率 2） P：探測(cè)器吸收光強(qiáng) 內(nèi)量子效率 ??hPqI p? R S 單色 ? ?WVPVR p? Vp輸出電壓 ? ?WAPIS p? Ip輸出電壓 P某光譜范圍內(nèi)光功率 ? ? ? ?? ? ? ?WVPVR p ??? ? ? ? ? ?? ? ? ?WAPIS p ??? ? NEP Ip(輸出信號(hào)電流 )= D* 探測(cè)率： 歸一化探測(cè)率： 2Ni (噪聲電流 ) 光功率 ? ?WSiPIiiIPN EP 2Np2N2Np??? ??? N EP? ?12NWiSN EP1D ??? 習(xí)慣 ? ?? ?? ? ? ?12121212N* WfADfANE P1fAiSD ???????? ???二、探測(cè)器噪聲 特點(diǎn)： 隨機(jī)，不可預(yù)測(cè)； 統(tǒng)計(jì)平均值為 0。 表征： 均方值（方均值）表述。 總噪聲： 噪聲特性： 與頻率相關(guān)； or 與頻率無(wú)關(guān) 白噪聲。 ? ?? ?? ?? ? dtvtvTvdtitiTiTNTN20220211??????平均平均t t ????tvti????tvti??????????????23222122322212NNNNNNNNvvvviiii 1）熱噪聲 載流子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)（白噪聲） 2）散粒噪聲 載流子渡越勢(shì)壘區(qū)隨機(jī)起伏（白噪聲） 3）產(chǎn)生 復(fù)合噪聲：載流子復(fù)合隨機(jī)起伏 4） 1/f噪聲 低頻（ 1kHz） 5）光子噪聲 — 光子隨機(jī)起伏 fkT RvRfkTiTT????4422fqIiS ?? 22內(nèi)增益???? MfMqIi rg 22 4??ffAIif??2fqIi p ?? 22167。 32 光敏電阻 (光電導(dǎo)探測(cè)器 ) 一、器件物理： 半導(dǎo)體材料吸收光子能量 — 產(chǎn)生電子－空穴對(duì)； 雜質(zhì)電離產(chǎn)生電子或空穴。 光生載流子使材料電導(dǎo)增大 — 光電導(dǎo)； 光生載流子定向移動(dòng)形成電信號(hào) — 光電流。 光電導(dǎo) 本征光電導(dǎo)； 雜質(zhì)光電導(dǎo) (雜質(zhì)密度比原子密度低光電導(dǎo)可略 )。 ?h 二 . 光電導(dǎo) 附加電導(dǎo)率 無(wú)光照時(shí)電導(dǎo)率 — 暗電導(dǎo)率： 光生非平衡載流子電導(dǎo)率 (附加電導(dǎo)率 )： 總電導(dǎo)率： ? ?00000 ??? pnq ??? ?pn pnq ?????? ??? ? ? ?? ?pn ppnnq ???????? ?????? 0三 . 光電流 附加電流 設(shè)材料光照面為單位面積， 厚度 L；偏置電壓 V。 光照平衡狀態(tài)，產(chǎn)生率 =復(fù)合率： LVLVRVIp ????? ????? 11pnpnf???? ??? ? ? ?ppnnpn fqpnq ?????????? ???????? ?? ? LVfqLVpnqIppnnpnp??????????????????故?hx L 四 . 光電流靈敏度 X截面光強(qiáng)： 光子數(shù)及光生載流子產(chǎn)生率： 0PJ p??? ? ? ? ? ?xex pRpxp ?????? 10? ? ? ??? h xpxf ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?ppnnppnnpnxe x pRphqfqpnqx????????????????????????????????10?hx L 量子效率入射光強(qiáng)光生載流子對(duì)數(shù)目吸收效率入射光強(qiáng)吸收光子數(shù)???????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?Le x pRdxxe x pRVphqdxxVVGIL
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