光電檢測光電探測器(參考版)
2025-05-15 01:33本頁面
【正文】 。 A、 光電發(fā)射 B、 光電導 C、 光生伏特 D、 內光電 外光電效應的光電探測器有 （ ） A、 光電三極管 B、 光電池 C、 PMT D、 雪崩光電二極管 三、計算題 光敏電阻 R與 RL＝ 20kΩ的負載電阻串聯后接于 Ub＝ 12V的直流電源上 ， 無光照時負載上的輸出電壓為 U1＝ 20mV， 有光照時負載上的輸出電壓為 U2＝ 2V， 求： ⑴ 光敏電阻的暗電阻和亮電阻值 。 7）除了溫度變化，電、磁場干擾可引起電路發(fā)生誤動作外，背景光或光反饋也是引起電路誤動作的重要因素，應設法消除。 6）器件的各種參量差不多都與 溫度 有關，但其中 受溫度影響最大的是暗電流 。相反，負載電阻小些，輸出電壓要減小，但 τ會變小，響應速度變快。 三、光電探測器的應用選擇 4）結型器件的 響應速度 都很快。因為一般器件都有這樣的性質：光照弱些，負載電阻小些，加反偏壓使用時，光電線性好，反之則差。用于開關電路或邏輯電路時光照可以強些。 1）極性結型器件都有確定的極性，如要加電壓使用時，光電結必須 加反向電壓 ，即 P端與外電源的低電位相接。 二、各種光電器件的性能比較 波長響應范圍（ nm） 輸出電流 光電特性直線性 動態(tài)特性 受光面積 穩(wěn)定性 外形尺寸 價格 短波 峰值 長波 頻率響應 上升時間 光電管 紫外 紅外 小 好 好 大 良 大 高 光電倍增管 紫外 紅外 小 最好 最好 大 良 大 最高 光敏電阻 CdS 400 640 900 大 差 差 ～ 1ms 大 一般 中 低 光敏電阻 CdSe 300 750 1220 大 差 差 ～ 10ms 大 一般 中 低 光電池 Si 400 800 1200 最大 好 良 ～ 100μs 最大 最好 中 中 光電池 Se 350 550 700 中 好 差 1ms 最大 一般 中 中 光電二極管 400 750 1000 最小 好 最好 2μs以下 小 最好 最小 低 光電三極管 同上 小 較好 良 2～ 100μs 小 良 小 低 ⑴ 在動態(tài)特性 （即頻率響應與時間響應）方面，以光電倍增管和光電二極管（尤其是 PIN管與 APD管）為最好； ⑵ 在光電特性 （即線性）方面，以光電倍增管、光電二極管和光電池為最好； ⑶ 在靈敏度 方面，以光電倍增管、雪崩光電二極管、光敏電阻和光電三極管為最好。為準確測出幅度大小的變化， 必須選用線性好、響應快的器件 ，如 PMT或光電二極管。 第四節(jié)、各種光電檢測器件的性能比較和應用選擇 ⑷光信號的色度差異： 當被測對象本身光輻射的色溫存在差異或表面顏色變化時，必須選擇 合適的光譜特性 的光電器件。如光電開關、光電報警等。這種器件和象限光電器件比較，其特點是，它對光斑的形狀無嚴格要求，光敏面上無象限分隔線，對光斑位置可連續(xù)測量。 六、 光電位置探測器（ PSD） PSD是利用離子注入技術制成的一種可確定光的能量中心位置的結型光電器件，有一維的和二維的兩種。多用于準直、定位、跟蹤或頻譜分析等方面。 幾十個至幾百個或更多并列的光敏元，可用來攝取光學圖象或用作空間頻譜分析。 就目前的應用看，兩個并列的光電二極管或光電池，可用來辨別光點移動的方向。 五、 陣列式或象限式結型光電器件 利用集成電路技術使兩個至幾百個光電二極管或光電池排成一行，集成在一塊集成電路片子上，即成為陣列式的一維光電器件，也可以使光電二極管或光電池制成象限式的二維光電器件。 缺點： 它的 光電特性不 如光電二極管 好 ，在較強的光照下，光電流與照度不成線性關系。 缺點： 噪聲大 。 有很 高的內增益 ，可達到幾百。 ⑵雪崩光電二極管 雪崩光電二極管是利用 PN結在高反向電壓下產生的雪崩效應來工作的一種二極管。 ③ 所不足的是， I層電阻很大， 管子的輸出電流小 ，一般多為零點幾微安至數微安。 幾種特殊的光敏二極管 ① 這種管子最大的特點是 頻帶寬 ，可達 10GHz。 按材料 硅光敏二極管、 鍺光敏二極管、化合物光敏二極管； 按結特性： PN結（擴散層、耗盡層）、 PIN結 、異質結、肖特基勢 壘型及點接觸型； 按對光的響應： 紫外、可見光、紅外 ⑴ PIN管 它的結構特點是，在 P型半導體和 N型半導體之間夾著一層（相對）很厚的本征半導體。所以 耗盡層型優(yōu)于擴散型光敏二極管 。波長越長的光在較深處被吸收，產生的少數載流子遠離 PN結，需較長的擴散時間。對于耗盡層型二極管主要馳豫時間為光生少子在結區(qū)的漂移時間。 ⑶頻率響應 ①光生載流子在薄層中的擴散時間及 PN結中的漂移時間（ 載流子的渡越時間） ； ②結電容和雜散電容（ RC時間常數） ； 它是 半導體光電器件中頻率響應最好的器件之一 ，頻率響應與下列因素有關： ★ 無論是光生載流子向結區(qū)擴散，還是結電場中載流子的漂移，它們都有一定的馳豫時間，這個馳豫時間影響光敏器件的頻率響應。 ⑴光譜響應 ⑵光照特性 ★ 隨著入射光功率的變強，則同一反向電壓下的光電流也變大。 a) 不加外電
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