第二章光電檢測器件工作原理及特性(編輯修改稿)
2024-08-28 13:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 與 光電效應的區(qū)別：光電效應中，光子能量直接變?yōu)楣怆娮拥哪芰?，光熱效應中，光能量與晶格相互作用使其運動加劇，造成溫度的升高，從而引起物質(zhì)相關電學特性變化。 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(zhì)溫度在光照作用下溫度發(fā)生變化，介質(zhì)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。 物理本質(zhì)：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(nèi)部電偶極矩不為零，表面感應束縛電荷。 + + + + + + _ _ _ _ _ _ P(T 1) P(T 2) + + + + + + _ _ _ j 工作溫度 T1（左）和工作溫度 T2T1（右） 極化晶體表面束縛電荷，被周圍自由電荷不斷中和，表面無凈電荷。光照時，晶體溫度升高，電偶極子熱運動加劇，極化強度減弱，表面感應電荷數(shù)減小，但 中和過程 （達數(shù)秒）要遠大于極化強度的 響應過程 （ 1012s），相當于釋放了一些電荷，對外表現(xiàn)為電流?？梢栽谶@些電荷被中和之前測量到。 ?熱釋電現(xiàn)象中：溫度對自發(fā)極化強度的影響。 Tc P T O Tc P T O 極化晶體的極化強度與溫度 T的關系：一級相變（左）和二極相變（右） 隨 著溫度的升高，自發(fā)極化強度越來越弱，當達到一定溫度時，自發(fā)極化強度為零，極化晶體發(fā)生相變?yōu)榉菢O化晶體。 熱釋電探測器 結(jié)構(gòu) 熱釋電外形圖 熱釋電內(nèi)部結(jié)構(gòu) 熱釋電探測器 光譜范圍 ：一般熱釋電在 ～ 20μm ； 用途 ：主要用于防盜報警和安全報警裝置、 自動門、自動照明裝置、火災報警 等一些自動控制系統(tǒng)中。 特點 ：（與測輻射計、溫差熱電堆等比較） 頻率特性好，室溫下工作，無需致冷， 體積小，重量輕，堅固。 輻射熱計效應 入 射光照射材料由于受 熱 而造成電阻率變化的現(xiàn)象稱為輻射熱計效應。由溫度引起電阻率變化。 阻值與溫度變化關系： ΔR=αTRΔT α T為電阻溫度系數(shù) R為元件電阻 當溫度變化足夠小時， α T=1/R*dR/dT 對金屬材料， R=BT，則 α T=1/T，呈反比關系。 對半導體材料， R與 T具有指數(shù)關系，則 α T=B/T2。說明溫度越高，電阻溫度系數(shù)越小。 B為常數(shù)，典型值 3000K。 溫差電效應 由 兩種不同材料制成的結(jié)點由于受到某種因素作用而出現(xiàn)了溫差，就有可能在兩結(jié)點
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