【正文】 敏感 響應(yīng)快，吸收輻射產(chǎn)生信號需要的時間短， 一般為納秒到幾百微秒 響應(yīng)慢，一般為幾毫秒 器件的基本特性參數(shù) ? 響應(yīng)特性 ? 噪聲特性 ? 量子效率 ? 線性度 ? 工作溫度 一、響應(yīng)特性 （或稱靈敏度）： 是光電探測器輸出信號與輸入光功率之間關(guān)系的度量。 （ 1） PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)：當(dāng)用適當(dāng)波長的光照射PN結(jié)時 ， 由于內(nèi)建場的作用 （ 不加外電場 ） ， 光生電子拉向 n區(qū) ， 光生空穴拉向 p區(qū) ， 相當(dāng)于 PN結(jié)上加一個正電壓 。 （ 2） 半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電動勢 （ 光生電壓 ） ；如將 PN結(jié)短路 ， 則會出現(xiàn)電流 （ 光生電流 ） 。描述的是光電探測器件的光電轉(zhuǎn)換效率。 ? 光電探測器響應(yīng)率與入射調(diào)制頻率的關(guān)系 為調(diào)制頻率為 f 時的響應(yīng)率 為調(diào)制頻率為零時的響應(yīng)率 ? 為時間常數(shù)（等于 RC） 0S2/120])2(1[)( ?? fSfS??)(fS５ .頻率響應(yīng) ： 光電探測器的響應(yīng)隨入射光的調(diào)制頻率而變化的特性稱為頻率響應(yīng)． ? 由于光電探測器信號產(chǎn)生和消失存在著一個滯后過程，所以入射光的調(diào)制頻率對光電探測器的響應(yīng)會有較大的影響。 ? 一個光電探測系統(tǒng)的極限探測能力往往受探測系統(tǒng)的噪聲所限制。 ? 熱噪聲存在于任何電阻中，熱噪聲與溫度成正比，與頻率無關(guān)，熱噪聲又稱為白噪聲。 ? 例如光伏器件的 PN結(jié)勢壘是產(chǎn)生散粒噪聲的主要原因 。 ５、信噪比 ? 信噪比是判定噪聲大小的參數(shù)。 ()eN E P WS N R??? 噪聲等效功率是一個可測量的量 。 量子效率與響應(yīng)度的關(guān)系 ????? hqShP qI )(/ /)( ??： 每秒產(chǎn)生的光電子數(shù) ：每秒入射的光子數(shù) 四、線性度 ? 線性度是描述光電探測器輸出信號與輸入信號保持線性關(guān)系的程度。 ? 光電探測器在不同溫度下，性能有變化。它們由一個陰極和一個陽極構(gòu)成，并且密封在一只真空玻璃管內(nèi)。 當(dāng)電子獲得的能量大于陰極材料的逸出功 A時 ， 它就可以克服金屬表面束縛而逸出 ， 形成電子發(fā)射 。 相應(yīng)的波長 λ K為： 式中 ， c為光速； A為逸出功 。 ④平行平板極型： 這種類型的特點是光電子從陰極飛向陽極基本上保持平行直線的軌跡，電極對于光線入射的一致性好。此時若光強增大 ， 轟擊陰極的光子數(shù)增多 ， 單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)也就增多 ， 光電流變大 。 它是應(yīng)用光電傳感器參數(shù)的主要依據(jù) 。 曲線 2為 銻銫陰極 的光電管光照特性 ， 它成非線性關(guān)系 。 光照特性曲線的斜率（光電流與入射光光通量之間比）稱為光電管的靈敏度。 光電倍增極材料 要求：耐撞擊、穩(wěn)定性好、使用溫度高等 ? 銻化銫： 具有高的倍增系數(shù)，但使用溫度不超過 60℃ ，在倍增電流較大時，倍增系數(shù)顯著下降。 ? 陽極輸出電流：暗電流和信號電流 說明：暗電流的存在決定了光電倍增管可測量光信號的最小值 。 為此 ，可以把 S(λ)中的最大值當(dāng)作一個單位對所有 S(λ)值進(jìn)行歸一化 ， 這時就得到 )()()(???m a xSSs ?s(λ)稱為光電倍增管的相對光譜響應(yīng)率 ， 它與波長的關(guān)系曲線稱為光電倍增管的相對光譜響應(yīng)曲線 。硫化鎘（ CdS），硫化鉛（ PbS），銻化銦（ InSb），碲鎘汞（ HgCdTe），碲錫鉛（ PbSnTe） . 光電導(dǎo)探測器件 光敏電阻的特點： ? 光譜響應(yīng)范圍寬（特別是對于紅光和紅外輻射）； ? 偏置電壓低，工作電流大； ? 動態(tài)范圍寬，既可測強光，也可測弱光； ? 光電導(dǎo)增益大，靈敏度高； ? 無極性，使用方便； ? 在強光照射下，光電線性度較差 ? 光電馳豫時間較長，頻率特性較差 ?光敏 電阻 (LDR) 和它的 符號 符號 1. 光敏電阻的工作原理 ? 光敏電阻結(jié)構(gòu)：在一塊均勻光電導(dǎo)體兩端加上電極，貼在硬質(zhì)玻璃、云母、高頻瓷或其他絕緣材料基板上，兩端接有電極引線，封裝在帶有窗口的金屬或塑料外殼內(nèi)。 ? 本征型用于 可見光長波段 ，雜質(zhì)型用于 紅外波段 。 ? 光電導(dǎo)靈敏度 : 光電導(dǎo) g與照度 E之 比 . ：入射通量光敏面積， ?????:AAgEggS說明：不同波長的光，光敏電阻的靈敏度是不同的。 ：電極間距：外加電壓，：遷移率，：載流子壽命，量子產(chǎn)額，????? ? ?UlUG:2?伏安特性 ? 在一定的光照下，光敏電阻的光電流與所加的電壓關(guān)系 ? 光敏電阻是一個純電阻，因此符合歐姆定律，其伏安特性曲線為直線。 頻率特性 ? 光敏電阻的時間響應(yīng)特性較差 ? 材料受光照到穩(wěn)定狀態(tài)，光生載流子濃度的變化規(guī)律： ? 停止光照，光生載流子濃度的變化為 00( 1 e x p ( ) )tppp?? ? ? ? ?? 為穩(wěn)態(tài)光生載流子濃度0 e x p ( )tpp?? ? ? ?響應(yīng)時間 隨著溫度的升高，光敏電阻的暗電阻和靈敏度都要下降，溫度的變化也會影響光譜特性曲線。 照明燈自動控制電路 K 220V 燈 常閉 CdS ? 光電池 ? 光電二極管 ? 光電三極管 光伏探測器件 硅光電池 ? 光電池是根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成的將光能轉(zhuǎn)換成電能的一種器件 。 ? 在 N型硅片上擴散 P型雜質(zhì) （ 如硼 ） ， 受光面是 P型層 ? 在 P型硅片上擴散 N型雜質(zhì) （ 如磷 ） ， 受光面是 N型層 ? 受光面有二氧化硅抗反射膜，起到增透作用和保護(hù)作用 ? 上電極做成柵狀，為了更多的光入射 ? 由于光子入射深度有限，為使光照到 PN結(jié)上，實際使用的光電池制成薄 P型或薄 N型。 光電池伏安特性曲線 反向電流隨光照度的增加而上升 I U 照度增加 時間和頻率響應(yīng) 硅光電池頻率特性好 硒光電池頻率特性差 硅光電池是目前使用最廣泛的光電池 ? 要得到短的響應(yīng)時間，必須選用小的負(fù)載電阻 RL； ? 光電池面積越大則響應(yīng)時間越大，因為光電池面積越大則結(jié)電容 Cj越大，在給定負(fù)載時，時間常數(shù)就越大，故要求短的響應(yīng)時間，必須選用小面積光電池。 ? 硒光電池 響應(yīng)波長 ， 峰值波長 。 ? 光照特性 開路電壓輸出：非線性 (電壓 光強 )，靈敏度高 短路電流輸出：線性好 (電流 光強 ) ，靈敏度低 開關(guān)測量 （ 開路電壓輸出 ） ， 線性檢測 （ 短路電流輸出 ） ? 負(fù)載 RL的增大線性范圍也越來越小。（ 硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、化合物太陽能電池 ） 光敏二極管 ? 光敏二極管與普通二極管一樣有一個 PN結(jié) ， 屬于單向?qū)щ娦缘姆蔷€形元件 。 光電二極管（光敏二極管） 光敏二極管符號 光敏二極管接法 外加反向偏壓 ? 光敏二極管一般在 負(fù)偏壓情況 下使用 ? 大反偏壓的施加 ， 增加了耗盡層的寬度和結(jié)電場 ， 電子 — 空穴在耗盡層復(fù)合機會少 ， 提高光敏二極管的靈敏度 。 ? 擴散型 PiN硅光敏二極管和雪崩光敏二極管 擴散型 PiN硅光敏二極管 PIN型二極管的優(yōu)點 ? 選擇一定厚度的 i層，具有高速響應(yīng)特性。 (2)反偏下，耗盡層較無 i層時要大得多，從而使結(jié)電容下降，提高了頻率響 應(yīng)。通常，雪崩光敏二極管的反向工作偏壓略低于擊穿電壓。 ? 由于擊穿電壓會隨溫度漂移，必須根