【正文】 AlexandreEdmond Becquerel (18201891) 自從 1954年第一塊實(shí)用光伏電池問世以來，太陽光伏發(fā)電取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。單片光電池電動(dòng)勢(shì)很低，輸出電流很小，不能直接作 為電源使用。 硅光電池的截止頻率只有幾十千赫 溫度增加，開路電壓下降，短路電流上升。當(dāng)負(fù)載電阻不等于零時(shí)， 隨著照度的增加，光電流與端電壓都在增加，二極管處在正向偏置 下，內(nèi)阻變小，外電流增加變緩，與光照成非線性關(guān)系。為了提 高效率，在受光面上要形成 SiO2 氧化層，以防止表面反射，且將表面 電極做成梳狀，以減少光生載流子的復(fù)合而提高轉(zhuǎn)換效率。 原理： 硒光電池 的結(jié)構(gòu)屬于金屬－半導(dǎo)體接觸型。RLV隨照射在器件上信號(hào)光強(qiáng)度的變化 ,在負(fù)載上的電流發(fā)生變化 ,光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)后從電容輸出 光電轉(zhuǎn)換器件 光電池 利用光生伏打效應(yīng)制成的無偏壓光電轉(zhuǎn)化器件，由于其內(nèi)部可能存在 PN 結(jié)，所以也稱為結(jié)型探測(cè)器。 器件的電阻值也是與溫度有 關(guān)的，一般在弱光照與強(qiáng)光照時(shí)， 溫度系數(shù)都較大，而中等強(qiáng)度的 光照時(shí)的溫度系數(shù)較小。這種現(xiàn)象反映了光電導(dǎo)的惰性。 ? 是照度指數(shù)，隨雜質(zhì)的種類和 復(fù)合中心數(shù)的多少而不同。 材料的禁帶寬度決定了光譜 響應(yīng)的長(zhǎng)波限 l0 。 光電轉(zhuǎn)換器件 l (?m) R 1 2 3 1CdS 2CdSe 3PbS 三種光敏電阻的光譜響應(yīng)特性曲線 光電導(dǎo)器件的工作特性 1. 響應(yīng)度 光探測(cè)器的輸出電壓或輸出電流與入射光功率之比。 光電導(dǎo)探測(cè)器 光電導(dǎo)探測(cè)器是利用光電導(dǎo)效應(yīng)制作的光探 測(cè)器，主要特征是受到光照后，器件的電阻發(fā)生 變化。 3. 光電子發(fā)射器件 ：是利用外光電效應(yīng)的器件。 he epen ??? 000 ??光照前： 光照后： )()( 000hehe pnepne ????????????????物理效應(yīng) 光伏效應(yīng)：零偏狀態(tài)，光照射 p（或 n）區(qū)，只要照射波長(zhǎng) = lc ， 就會(huì)激發(fā)出光生電子空穴對(duì)， p區(qū)的電子在電場(chǎng)作用下到 N區(qū)， n區(qū)的空穴到 p區(qū)，使得勢(shì)壘降低，相當(dāng)于加了正向電壓 eVD eVDeV 光照前后 pn結(jié)的能帶結(jié)構(gòu) 物理效應(yīng) 光熱效應(yīng)：探測(cè)元件吸收光能量后，把吸收的光能轉(zhuǎn)化為晶格 的熱運(yùn)動(dòng)能量，引起探測(cè)器件的材料物理性質(zhì)的變化． 探測(cè)器件材料吸收輻射而溫度升高，可產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)，電阻率，自激化 強(qiáng)度或使氣體體積，壓強(qiáng)發(fā)生變化 溫差熱電偶，熱電堆 金屬和半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)輻射熱器 熱釋電探測(cè)器 介質(zhì)的極化強(qiáng)度隨溫度變化而改變，引起表面電荷變化的現(xiàn)象． Ps T Tc 光輻射的強(qiáng)度 物質(zhì)溫度變化 自發(fā)極化強(qiáng)度變化 物理效應(yīng) 光電轉(zhuǎn)換定律： )()( tPhvetI??其中， dtdNhvdtdEtPdtdNdtdQtIO p tE????)()(dtdNdtdN o p tE/??光功率 光電流 量子效率 ，探測(cè)器是電流源 ，非線性器件 電子數(shù) 光子數(shù) 光生電荷 物理效應(yīng) 光輻射探測(cè)的噪聲 １ .與信號(hào)檢測(cè)有關(guān)的噪聲 ２ .其他噪聲 量子噪聲：光子的隨機(jī)性和光電子的隨機(jī)性． 暗電流噪聲：無光照，流過檢測(cè)器的電流具有隨機(jī)起伏的特性． 漏電流噪聲：器件表面不完善（缺陷和污染）引起的． 倍增噪聲：由于倍增過程的統(tǒng)計(jì)特性而產(chǎn)生的附加散粒噪聲． 產(chǎn)生－復(fù)合噪聲 １ /f噪聲 背景噪聲 熱噪聲 噪聲功率譜密度 表明非周期起伏量中含諧波成分的方法． TVp T???2)()( ?22 )2(2)(2)( fVTVTfp TT ?? ??噪聲 一系列隨機(jī)事件的譜密度函數(shù) 2)2(2)( fFNfp a ??散粒噪聲 光電子發(fā)射器件和光伏器件中出現(xiàn)的噪聲，是由載流子隨機(jī)產(chǎn)生和流動(dòng) 造成電流波動(dòng)引起的噪聲． eINeF??)(?Iefp 2)( ?fIeffpfI N ???? 2)()(2電路中的通頻帶帶寬 噪聲 噪聲功率 載流子數(shù)的平均值 產(chǎn)生－復(fù)合噪聲 2022021)(22)(????? dTeNfp20220414)(???fTIefp d??202202414)(???ffTIeffpi dN?????dN TfIei02 4 ???噪聲 108~109s 渡越時(shí)間 載流子的平均壽命 熱噪聲 RTkfp B4)( ?fRTki BN ??42１／ f 噪聲 ffIAi N ????2lnf 1/f 產(chǎn)生復(fù)合噪聲 熱噪聲 ln 2Ni溫度噪聲 2/12 )4( fGTkPHBN ??噪聲 光電轉(zhuǎn)換器件是把光轉(zhuǎn)換成電或通過光信號(hào)來控制電信號(hào)的器件 光電轉(zhuǎn)換器件 根據(jù)光與物質(zhì)的相互作用而產(chǎn)生的不同物理效應(yīng)，光電轉(zhuǎn)換器件分為： 1. 光電導(dǎo)器件 ：是無結(jié)光檢測(cè)器，它根據(jù)半導(dǎo)體在光的照射下，會(huì) 改變自身的電導(dǎo)率的特點(diǎn)制成，是利用了內(nèi)光電效應(yīng)的器件。Ch 7 光輻射探測(cè)器件 ? 光電探測(cè)器的物理效應(yīng) ? 光電探測(cè)器件中的噪聲 ? 光電導(dǎo)、光伏探測(cè)器件、光電倍增管 ? 熱釋電探測(cè)器件 ? 變像管、增像管、攝像管 ? 電荷耦合器件（ CCD） 光電探測(cè)器的物理效應(yīng) ? 光電效應(yīng)： 入射光輻射的光子流與探測(cè)器材料中的電子相互作用，從而改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象。 2. 電子向界面運(yùn)動(dòng) Whvmv ??2m a x21kkk SI ??（愛因斯坦定律） （斯托列托夫定律） 物理效應(yīng) 光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體材料吸收能量足夠大的光子后，使原來處于束縛態(tài)的電子或空穴變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，從而使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加。利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的器件。 2. 光電成像器件。 電子吸收了光子能量后，從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶 或從禁帶中的雜質(zhì)能級(jí)躍遷到導(dǎo)帶或從價(jià)帶躍遷到禁帶中的雜質(zhì)能級(jí)，其結(jié)果是在導(dǎo)帶中產(chǎn)生了自由電子或在價(jià)帶中產(chǎn)生了空穴。 R 為輸出電阻 響應(yīng)度與外加偏壓、載流子受命和器件長(zhǎng)度有關(guān) 2. 光譜特性 光電導(dǎo)探測(cè)器是波長(zhǎng)選擇性 器件即在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，才 對(duì)入射光有影響而對(duì)其他波長(zhǎng)響 應(yīng)度極小或趨于 0。因此，在響應(yīng)率從增 加到減小的過程中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)響應(yīng)的峰值波長(zhǎng) l （略小于 l0 ） 3. 照度特性 在外加電壓 V 一定時(shí)，光電流與入射光照度 E 的關(guān)系可表示為： I = KV?E? 式中 K、 ?、 ? 均為常數(shù)， K 與器件的材料、尺寸、形狀及載流子壽命 有關(guān)； ?是電壓指數(shù)，一般為 。而光照消失后，也要經(jīng)過一段時(shí)間，光生載流子 濃度才能恢復(fù)到初始狀態(tài)。當(dāng)溫度升高時(shí)， 熱激發(fā)載流子增多，熱噪聲變大； 光生載流子復(fù)合幾率增大，壽命 變短，導(dǎo)致靈敏度降低；響應(yīng)峰 值波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)。????????????dLdLdddLdLRLRLRLRRRRV