光電檢測技術基礎ppt課件(存儲版)
【正文】 小。對各種波長具有相同的敏感性。 2022/6/3 光信息科學與技術系 41 積分響應度 S 表示檢測器對各種波長的輻射光連續(xù)輻射通量的反應程度，光電檢測器件輸出的電流或電壓與入射光通量之比。其時間平均值為零，但均方根不等于零，即存在瞬時電流擾動。 2022/6/3 光信息科學與技術系 46 信噪比（ S/N）： 信噪比是判斷噪聲大小通常使用的參數。 2022/6/3 光信息科學與技術系 48 工作溫度： 光 電檢測器的工作溫度是最佳工作狀態(tài)時的溫度，是光電檢測器重要的性能參數之一。 。 δ =Δ max/(I2I1) 實線為實際響應曲線 虛線為擬合直線 Φ I O I2 I1 光 電檢測器線性區(qū)的大小與檢測器后電子線路有很大關系：線性區(qū)的 下限 一般由光電器件的暗電流和噪聲因素決定， 上限 由飽和效應或過載決定。 理 論表明，在每個時間段內，穿越勢壘區(qū)的載流子數或從陰極到陽極的電子數都在一個平均值上下起伏。 利用時間常數可得到頻率響應關系： S(f)=S0/[1+(2πfτ)2]1/2 S0為頻率是零時的響應度； τ為時間常數。 P為入射光功率（或用通量 Φ表示）。根據工作機理的不同，可分為 光子檢測器件 和 熱電檢測器件 。 阻值與溫度變化關系： ΔR=αTRΔT αT為電阻溫度系數 R為元件電阻 當溫度變化足夠小時， αT=1/R*dR/dT 對金屬材料， R=BT，則 α T=1/T，呈反比關系。 2022/6/3 光信息科學與技術系 33 物理本質：極化晶體 極化晶體： 在外電場和應力為零情況下自身具有自發(fā)極化的晶體，原因是內部電偶極矩不為零，表面感應束縛電荷。也稱光伏效應。此處光子的能量等于雜質的電離能。在短波方面，如果光滑曲線是等能量曲線，由照射的光子數目少，自然引起光電導下降；如果光譜曲線是等量子曲線，則光電導下降的物理機理比較復雜。 2022/6/3 光信息科學與技術系 23 光電導的光譜分布 半導體的光電導與光照的波長有密切關系。同樣光電流的消失也是逐漸的。光電導體的靈敏度表示在一定光強下光電導的強弱。 2022/6/3 光信息科學與技術系 18 光電導效應指固體受光照而改變其電導率。 即：光子能量 hv大于材料禁帶寬度 Eg的入射光，才能激發(fā)出電子空穴對，使材料產生光電導效應。 2022/6/3 光信息科學與技術系 13 光對電子的直接作用是物質產生光電效應的起因 ? 光電效應的起因： 在光的作用下 ， 當光敏物質中的電子直接吸收光子的能量足以克服原子核的束縛時 ，電子就會從基態(tài)被激發(fā)到高能態(tài) ， 脫離原子核的束縛 ， 在外電場作用下參與導電 ， 因而產生了光電效應 。 2022/6/3 光信息科學與技術系 7 載流子的輸運過程 ? 擴散 ? 漂移 ? 復合 2022/6/3 光信息科學與技術系 8 半導體對光的吸收 ? 物體受光照射，一部分光被物體反射，一部分光被物體吸收，其余的光透過物體。如果對半導體施加外界作用，破壞了熱平衡的條件，這就迫使它處于與熱平衡狀態(tài)相偏離的狀態(tài)，稱為非平衡狀態(tài)。 ? 在絕對零度時，價帶中的全部量子態(tài)都被電子占據，而導帶中的量子態(tài)全部空著。2022/6/3 光信息科學與技術系 1 第二章 光電檢測技術基礎 2022/6/3 光信息科學與技術系 2 導體、半導體和絕緣體 ? 自然存在的各種物質，分為氣體、液體、固體。 2022/6/3 光信息科學與技術系 4 本征和雜質 半導體 ? 本征半導體 就是沒有雜質和缺陷的半導體 。 ? 半導體的熱平衡狀態(tài)是相對的，有條件的。 ? 其它方法 ：電注入 、 高能粒子輻照等 。 ? 簡單記為：輻射 → 電子運動狀態(tài)發(fā)生變化 → 光電導效應、光生伏特效應、光電子發(fā)射。 2022/6/3 光信息科學與技術系 15 本征光電導效應 本征光電導效應： 是指本征半導體材料發(fā)生光電導效應。 常 用光電導材料：硅 Si、鍺 Ge及摻雜的半導體材料，以及一些有機物。由于各種器件使用的范圍及條件不一致，因此靈敏度有各種不同的表示法。 2022/6/3 光信息科學與技術系 21 光電導弛豫過程 光電導效應是非平衡載流子效應，因此存在一定的弛豫現(xiàn)象，即光電導材料從光照開始到獲得穩(wěn)定的光電流需要一定的時間。這一結論對光電效應現(xiàn)象有普遍性。因為在長波部分，光子能量低，不足以引起本征光吸收，所以光電導迅速下降。在本征光電導長波限左邊，光子能量小于鍺禁帶寬度（ ），這時光電導顯然是雜質光電導光譜曲線繼續(xù)向左邊延伸時，可以看到，在某一波長處曲線迅速下降，這就是雜質光電導的長波限。這就是光生伏特效應。 光熱效應 可 分為 :熱釋電效應、輻射熱計效應及溫差電效應 熱釋電效應 介 質溫度在光照作用下溫度發(fā)生變化，介質的極化強度隨溫度變化而變化，引起表面電荷變化的現(xiàn)象。由溫度引起電阻率變化。 吸（放）熱速率： dθp/dt=πI， π稱為帖耳帖系數 x y T1 T2 1 2 導體 a 導體 b 20
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