光電子復習參考第4章-資料下載頁
2025-05-11 01:33本頁面
【正文】 性曲線分析其有哪些特點，并有伏安特性曲線分析當 Vb或 RL不變時，其信號輸出有哪些變化。 ⑵ 光電變換的伏安特性分析 光電二級管是一種以光導模式工作的光伏探測器，其工作區(qū)域的伏安特性曲線如圖所示。 為了符合人們通常的觀察習慣，將 I 和 V 方向倒轉，變成以第一象限的位置表示第三象限的伏安特性，如圖所示。 其特點是： * 一組以輸入光功率為參量的 曲線族 ； * 電壓較小時曲線呈彎曲狀，隨著電壓的增大曲線逐漸 平直，中間有一轉折點 M，其所對應的電壓稱 拐點電 壓 ，用 VM 表示 。 * 當電壓高于拐點電壓時（ VVM），各曲線間逐漸近似 平行，此區(qū)域稱為 恒流區(qū) 。即隨著工作電壓的改變， 光電流幾乎不變。光電流只隨入射光通量的增大而增 加。 因此， 硅光二極管的輸出電流由輸入光功率控制 。 ① 圖解分析法確定參數(shù) 圖中給出了反偏電壓下硅光電二極管的基本電路。 其中： Vb—反向電壓 , Vo—負載兩端的輸出電壓， RL—負載電阻 , I— 流過負載的電流， 與輸入光功率有關。 光電二極管兩端電壓為： V(I)= Vb – IRL * IV 圖上負載線： Vb Vb/RL 直線，斜率 * 若光功率為 Po，則交點 Q 為輸入電路的靜態(tài)工作點； * 當輸入光由 Po 改變?yōu)? 時，在 RL 上會產生 的電壓信號輸出 ,以及 的電流信號輸出。 LRtg 1??pP ??0V?? I?? 通過圖解法可以很清楚地分析電路參數(shù) RL 和 Vb 對輸出信號的影響。 例如 , 321 LLL RRR ?? （ a) 當 Vb不變時 ， 光功率變化： * RL→ 越小，輸出信號的電流變化大，電壓變化小。 但是，受到器件允許的最大工作電流和功耗的限制。 * RL變大時，輸出信號電壓提高了 。 但是，過大的 RL 會使負載線越過拐點 M 進入非線 性區(qū)，使輸出信號的波形發(fā)生畸變。 要使輸出信號電壓最大、波形不發(fā)生畸變，其負載線必定通過拐點 M 和工作偏壓 Vb 點的連線。 pPP o ??? 0 (b) 當 RL 值相同時 RL 值相同時，負載線平行。 當偏置電壓 Vb 值增加，使輸出信號電壓的幅值增大，線性度得到改善。 但是，電路的功耗隨之增大，過大的偏壓會引起硅光電二極管的反向擊穿。 在選擇負載電阻 RL 和偏置電壓 Vb 的值時， 應根據(jù)輸入光功率的變 化范圍和輸出信號的幅 度要求決定。 ，并說明探測器量子效率的物理意義是什么？ 1 光電轉換定律 光電探測器的任務就是完成光電轉換； 光輻射量 → 光電探測器 → 光電流量 P(t) i(t) P(t) 光通量 (光功率 ), 光子流，其最小單位光子 i(t) 光生電流，光生電荷的時變量，最小單位電荷 e 因此有： 光子數(shù)， E 光能量 電子數(shù) , 光生電荷時變量 上式中的所有的變量都應理解為統(tǒng)計平均量。 ?hdtdnedtdQtidtdnhdtdEpt電光????)()(?光n電n Q 與 成正比，引入比例系數(shù)可寫成等式： 由此可得到： 其中： D 探測器的 光電轉換因子 。 探測器的 量子效率， （單位時間內一個光子激發(fā)的電子數(shù)） 它是探測器物理性質的函數(shù)。 利用上面的關系有： )(tp)(ti)()( tDPti ?dtdndtdnheDtptiD 光電 /,)()( ??? ????)()( tpheti ??? 這就是基本的 光電轉換定律 ，它表明： ① 光電探測器對入射功率的響應為光電流。因此，一個 光子探測器 可視為一個 電流源 。 ② 因為光功率 p 正比于光電場的平方，故常常把光電探測器稱為 平方律探測器 。或者說，光電探測器本質上是一個非線性器件。 )()( tpheti ??? 5 量子效率 η 靈敏度 R 從宏觀角度描述光電探測器的光電、光譜及頻率特性 量子效率 η 則是對同一個問題的微觀與宏觀間的描述。 因為： 所以， 所以， 量子效率正比于靈敏度，反比于波長 。 dpdiRtphvetii ?? ),()(?iii RehcRehvhveR???? ??? ,?? ?? iReh
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