【正文】 RRRRRRVVVVVs因為 pn ???? ?所以，輸出的信號電壓與入射功率成正比 光電轉(zhuǎn)換器件 39。 結(jié)構(gòu)類型： 1. 金屬－半導(dǎo)體接觸型 2. PN 結(jié)型 1 2 3 4 N N P P P N 金屬－半導(dǎo)體型 光電池 1－集電極； 2－半透明薄膜 3－硒層；４－金屬板 光 光 電極 電極 － ＋ PN 結(jié)型光電池 硅光電池 2DR 型 2CR 型 光電轉(zhuǎn)換器件 制作光電池的材料 ： 硅、硒、砷化鎵、氧化亞銅、硫化鎘、碲化鎘 。 硅光電池 是 PN 結(jié)型結(jié)構(gòu)，在 P 型（或 N型 ）半導(dǎo)體硅表面擴散一層 N 型（或 P 型）雜質(zhì)以形成 PN 結(jié)，組成最基本的光伏器件。 RL 光 電 池 V I 聯(lián)接電路 RL1 RL2 RL3 V (mV) I (mA) P1 (1000lx) P2 P3 P4 P5 硅光電池的輸出特性 RL1 RL2 RL3 P1 P2 P3 光電轉(zhuǎn)換器件 I (mA) I (mA) E(xl) E(xl) 103 ? 102 ? 10 ? 5x103 ? 103 ? 102 ? 50 ? 硅光電池 硒光電池 3. 光照特性 光生電動勢、光電池與光照度的關(guān)系。此外，負(fù)載電阻大時，響應(yīng)時間也增大。 V(mV) Voc Isc I (mA) T (℃ ) I (%) ? (Hz) 100K ? 10 K ? 1 K ? 硅光電池的頻譜特性 光電池溫度特性 光電轉(zhuǎn)換器件 太陽電池 光電池構(gòu)成太陽能裝置一般采用多個光電池進(jìn)行串并聯(lián)組 合方式。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏打效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。 1973年的石油危機和 90年代的環(huán)境污染問題大大促進(jìn)了太陽光伏發(fā)電的發(fā)展。 1930年 肖特基提出 Cu2O勢壘的“光伏效應(yīng)”理論。 1941年 奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。同年，第一個光電航標(biāo)燈問世。 1959年 第一個多晶硅太陽電池問世，效率達(dá) 5%。 1972年 羅非斯基研制出紫光電池，效率達(dá) 16%。 1975年 非晶硅太陽電池問世。 1980年 單晶硅太陽電池效率達(dá) 20%，砷化鎵電池達(dá) %，多晶硅電池達(dá) %，硫化鎘電池達(dá) %。 1995年 高效聚光砷化鎵太陽電池效率達(dá) 32%。家庭只需交“凈電費”。荷蘭政府提出“荷蘭百萬個太陽光伏屋頂計劃”，到 2020年完成。結(jié)構(gòu)上，在外殼上有透明、能入射光 線的窗口，以便讓光能照射導(dǎo)管芯上。 4. 伏安特性 無光照時，光電二極管的 V－ I 特性： I ＝ I [e － 1 ] kT eV s V 是外加偏壓，為負(fù)值。 反向偏壓越高，結(jié)電容變小的效應(yīng)越顯著。因此， PIN 中的光電流主要 是一種載流子的貢獻(xiàn) (a) 電場分布 (b) 結(jié)構(gòu)示意圖 光電轉(zhuǎn)換器件 (2). 倍增增益 (3). 噪聲 G ＝ 1 1－ V － I R m i V b ? V b ： APD 的擊穿電壓， R i ：為 APD 的內(nèi)阻， ? ：為常數(shù)，與材料、 摻雜、波長有關(guān)； m I ：為倍增后的電流。 光電轉(zhuǎn)換器件 光電倍增管 一、結(jié)構(gòu)與工作原理 1. 光陰極 K D D1 D3 D5 D7 D9 D2 D4 D6 D8 D10 A V0 RL 1200 1000 800 600 400 200 1100 900 700 500 300 100 光電子發(fā)射型 光 檢測器；靈敏度高、 穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度 快；適用于微弱光信 號檢測。 產(chǎn)生初次電子。 ? ＝ I2 I1 ＝ en2 en1 式中 I1 = en1, I2 = en2 分別表示一次和二次發(fā)射電子流。 正高壓供電 ，電源負(fù)極 接地，適用于要求低噪聲的 光脈沖信號檢測。 50 100 150 V n+1 (V) IA (mA) 2 4 6 8 10 0 12 光電特性 伏安特性 在一定的光強照射下， 陽極電流與最后一級倍增 極和陽極之間的電壓關(guān)系。 電子從陰極發(fā)出，到達(dá)陽極的渡越時間是影響光電倍增管頻率特 性的主要因素，因不同電極、不同部位發(fā)出的電子到達(dá)陽極的距離不 同，造成電子渡越時間的彌散，此外極間電容，負(fù)載電阻都影響到光 電倍增管的響應(yīng)時間。 成像器件 的工作目的是熒光屏上完成二維圖像，其工作 過程由兩部分構(gòu)成，首先是將光的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷男盘?，然后將電? 信號作用于熒光屏上顯示出圖像。 攝像管 是一種光信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件，帶有圖 像信息的電信號可傳送到異處的接受系統(tǒng)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，在熒光屏上顯 示出圖像。 類型： 靜電系統(tǒng)： 電磁復(fù)合系統(tǒng) 非聚焦式 聚焦式 光電轉(zhuǎn)換器件 兼有探測與成像功能．包含光電、電光轉(zhuǎn)換特性和光學(xué)傳遞特性． 二、像管的主要特性 3. 輸出部分 將電信號轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖像，熒光屏的電阻率約為 1010－ 1014 ?.cm 1. 光譜響應(yīng)特性 2. 增益特性 輸出亮度與入射面照度之比的 ? 倍。熒光屏對電子轟擊的反應(yīng)通常達(dá) 3 ms。 2. 像倍增管 主要用于 增強圖像的亮度 ，用在微光夜視的條件下。 光電轉(zhuǎn)換器件 外光電效應(yīng) 像管 屬于直接成像器件。 比較： 四、攝像管 攝像管的主要工作是將被觀測的圖像，不失真地變換成 電信號 ， 并能高質(zhì)量地 傳送 出去。 指輸出信號相當(dāng)于輸入信號的滯后程度。 水平分辨力：在水平方向上能夠分辨的像元素。 瑞典皇家科學(xué)院常任秘書貢諾 電荷耦合器件（ ChargeCoupled DeviceCCD） 1969年，美國貝爾實驗室的 W S Boyle、 G E Smith提出了 CCD概念，隨后得以發(fā)展。在 P 型或 N 型的硅單晶的襯底 上生長一層厚度約為 ?m 的 SiO2 薄膜，薄 膜上再蒸發(fā)一層金屬膜（通常使用金屬鋁）。 2. 電荷的存儲與轉(zhuǎn)移 (a) P 型半導(dǎo)體 氧化層 電極 (b) 耗盡層 氧化層 電極 VG Vth (c) 反型層 氧化層 電極 VG Vth 在鋁膜電極上加上正電壓，襯底接負(fù)電壓， 由于場的感應(yīng)作用，使 P 型半導(dǎo)體中的電荷分 布發(fā)生變化。表面勢對電子有吸引作用，因而 Es 高到一定程度，將半導(dǎo)體內(nèi)的電子（少數(shù)載流子）吸引到表面，形成一層極薄 ( 103 ?m ), 但電荷濃度很高的反型層，如圖 c 所示，反型層又稱為 N 溝道。電子 落入這個區(qū)域如同落入井中，因此又把這種由于在電極上加上電壓后所 形成表面勢壘區(qū)稱為勢阱。 光電轉(zhuǎn)換器件 3. 信號的輸入 光激發(fā) ， 就是將 CCD 當(dāng)作一個光電轉(zhuǎn)化器件，直接接受光信號照 射，在電極附近的半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對，多數(shù)載流子被柵極排開， 少數(shù)載流子則被收集在勢阱中成為信號電荷。 (2)暗電流 (3) 信號存儲能力 在無外信號注入的情況下的輸出信號稱為