zm20xx光電導(dǎo)探測器(編輯修改稿)
2025-05-23 13:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 隨時間變化的規(guī)律為 τ r=τ f 當(dāng) t=τ ， IΦ= 0； 定義 τ＝ τ f為下降時間常數(shù) ?/0teII ??? ?在弱輻射作用下 2. 強輻射作用情況下的時間響應(yīng) ?????? 00 t≥0 t=0 光電流變化的規(guī)律為 當(dāng) t=τ 時， IΦ= 0； 定義 τ＝ τ r為光敏電阻的上升時間常數(shù) 停止輻射時 ， 入射輻射通量為 ??????00t=0 t≥0 光電流隨時間變化的規(guī)律為 當(dāng) t=τ ， IΦ= 0； 定義 τ＝ τ f為下降時間常數(shù) ?/110 tII ?? ???tII t a n h0?? ?)2/()2(/ c o shhst a n h xxxx eeeexxinx ?? ????雙曲正切函數(shù)頻率響應(yīng)特性 光敏電阻是依靠非平衡載流子效應(yīng)工作的，非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合都有一個時間過程，這個時間過程在一定程度上影響了光敏電阻對變化光照的響應(yīng)。光敏電阻采用交變光照時，其輸出將隨入射光頻率的增加而減小。 1硒 2硫化鎘 3硫化鉈 4硫化鉛 U?f3dB 2120])2(1[)(?? ff????通常， CdS的響應(yīng)時間在幾十毫秒至幾秒； CdSe的響應(yīng)時間約為102～ 103s； PbS約為 104s。由此可見，要達到穩(wěn)定輸出，頻率響應(yīng)不會超過 10kHz，一般為 1kHz。 增益帶寬積意義： 當(dāng)一個器件制作完后，外加電壓確定后，增益帶寬積為常量。 也就是說，光電導(dǎo)器件的頻帶寬度和光電增益是矛盾的，二者不可兼容，靈敏度高的光電導(dǎo)器件，頻帶必然窄。 021???cf20LVM An ???忽略外電路時間常數(shù)影響時，響應(yīng)時間等于光生載流子平均壽命 常量???? 22 00 221LVLVMf AnAnc ??????增益帶寬積 光敏電阻的變換電路 dR：探測器電阻 LR：偏置電阻（或負載電阻） 一、基本偏置的 靜態(tài) 設(shè)計 1. 圖解法 LB RV /BVV?I?OLLB RIVV ?? LLB RIVV ??負載回路方程 ?ggpL VSEVSVgI ???伏安曲線 負載線 伏安特性 （緩變輻射） V2. 解析法 LdBL RRVI??偏置電流 LdLBALRRRVVV???輸出點電壓 222 )()(LdgdBLddBL RRSRVRRdRVdII????????? ?LLdgdBL RRRSRVRIV22)( ???????? ?222)( LddBdLm RRRVRIP?????光敏電阻功耗 入射輻射變化時，偏置電阻RL兩端的輸出信號電流、電壓變化為 ？ 電路參數(shù)確定后，輸出信號變化與入射輻射量的變化成線性關(guān)系。 ?gSG ?設(shè)入射于光敏電阻的輻射為調(diào)制輻射正弦， tt m ?s i n)( 0 ?????RL Rd ~ ip Cd VL 等效微變電路 基本偏置電路 V二、基本偏置的動態(tài)設(shè)計 BVOtVSti mBgp ?s i n)( ??輸出的交流部分電流 LddLLdLddmBgLddmBgL RRRRRRRRCtVSRRCtVStV?????????2/1)](1[s i n)////(s i n)(???輸出的交流部分電壓 m??? 0m??? 00?檢測微弱信號時需考慮器件的固有噪聲： 熱噪聲、產(chǎn)生－復(fù)合噪聲及１ /f噪聲 光敏電阻若接收調(diào)制輻射，其噪聲的等效電路如圖所示 ip ingr int inf RL Rd Cd 考慮噪聲時的噪聲等效電路 三、輸出信號特性分析 ?????????? LLddBLS RRRSRVRIVV22)(令 VV S ??從功率匹配和最大信噪比兩個方面分析： VS和 VB、 RL的關(guān)系 推導(dǎo)：將式 對 LR 求導(dǎo)，并令等式為零以求解 SV的最大值，即 : 0)( )()( )(2)()( 34239。 ?? ???? ??????LdLddBLddLBLdLddBRS RRRRRVRRRRVRRRRRVVL則僅 Ld RR ?SV 有極大值： LdBS RRVV4m ax??此時稱為功率匹配，輸出信號電壓的變化也最大。 1. 功率匹配 dLdLBAS RRR RVdVV ?????2)(VB是否能無窮大？ （ 1） VS與 RL的關(guān)系 （定負載線斜率） (2) VS和 VB的關(guān)系 (由功耗線確定 VB ) BV增大， SV 也隨之增大，但功耗 mP 也會增大，導(dǎo)致探測器損壞。 maxBV因此對應(yīng)一定功耗存在一偏置電壓最大值 222)( LddBdLm RRRVRIP?????LdBS RRVV4m ax??LB RV /BVV?I?O最大功耗 超出功耗！ 例： PbS最大功耗為 ，使用時要低于比值 解：由 222)( LddBdLm RRRVRIP?????)()( LdddLddmB M A X RRRARRRPV ?????其中， dA為探測器光敏面積（單位：平方厘米） 存在一個最佳偏流，其對應(yīng)最高信噪比，信噪比較大時所對應(yīng)的偏壓要比最大可加電壓 VBmax小 。 2. 信噪比最佳時偏置條件的確定 最佳偏流 abnf ffIki ??12fMIei rgn ??? 42 gr 噪聲 1/f 噪聲 LdBL RRVI??偏置電流 LdLBLLL RR RVRIV ???輸出點信號電壓 在滿足功耗的前提下，根據(jù)系統(tǒng)要求綜合考慮信號幅度和信噪比。 最佳偏壓的確定 分
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