【正文】 。 ③．航空遙感、衛(wèi)星偵察 如： 1985年歐洲空間局首次在 SPOT衛(wèi)星上使用大 型線陣 CCD掃描，地面分辨率提高到 10m。 可用于各種標(biāo)本分析（如血細(xì)胞分析儀），眼球運(yùn)動(dòng)檢測(cè)， X射線攝像，胃鏡、腸鏡攝像等。 ②．在自動(dòng)控制方面，主要作計(jì)算機(jī)獲取被控信息的手段。 1986年柯達(dá)公司已推出 140萬素的 IS，尺寸 7 9 mm2，比電視圖象信號(hào)多 4倍以上。 光學(xué)字符識(shí)別 IS代替人眼，把字符變成電信號(hào)，進(jìn)行數(shù)字化，然后用計(jì)算機(jī)識(shí)別。典型 TV用 IS尺寸： 7 9 mm2， 480 380像元。 ? 目前達(dá)到實(shí)用階段的象元數(shù)由 25萬至數(shù)百萬個(gè)不等，按照片子的尺寸不同有 1／ 3英寸、 l／ 2英寸、 2／ 3英寸以至1英寸之分。 CCD的類型 CCD的類型 ? 線陣ＣＣＤ ：光敏元排列為一行的稱為線陣，象元數(shù)從128位至 5000位以至 7000位不等，由于生產(chǎn)廠家象元數(shù)的不同，市場(chǎng)上有數(shù)十種型號(hào)的器件可供選用。 44萬（ 768*576）、 100萬（ 1024*1024）、 200萬（ 1600*1200）、 600萬（ 2832*2128） ? 信噪比： 典型值為 46分貝 ? 感光范圍 — 可見光（可見光 CCD 、紅外 CCD） CCD按電荷存儲(chǔ)的位置分有兩種基本類型 表面溝道 CCD(簡(jiǎn)稱 SCCD) ——電荷包存儲(chǔ)在半導(dǎo)體與絕緣體之間的界面，并沿界面?zhèn)鬏? 。象元的位置可由數(shù)字代碼確定，便于與計(jì)算機(jī)結(jié)合接口。 ? 無像元燒傷、扭曲，不受電磁干擾。 ? 光電靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍大，紅外敏感性強(qiáng)，信噪比高 。 CCD的工作原理 PSi 輸入 柵 輸入二極管 輸出二極管 輸出 柵 SiO2 CCD的特點(diǎn) ? 體積小，功耗低，可靠性高，壽命長(zhǎng)。用光敏元件代替輸入二極管。通過輸入二極管給輸入柵極施加電壓。 ? 輸入部分：將信號(hào)電荷引入到ＣＣＤ的第一個(gè)轉(zhuǎn)移柵極下的勢(shì)阱中，稱為電荷注入。 ? 反型層電荷的存在表明了 MOS結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)電荷的功能。 ? 加正偏壓后，空穴被排斥而產(chǎn)生耗盡區(qū)，偏壓增加，耗盡區(qū)向內(nèi)延伸。 CCD的結(jié)構(gòu) ? MOS 光敏元：構(gòu)成 CCD的基本單元是 MOS(金屬 — 氧化物 — 半導(dǎo)體 )結(jié)構(gòu)。 ? CCD的基本功能是 電荷的存儲(chǔ)和電荷的轉(zhuǎn)移 。 ? 發(fā)光器件：ＬＥＤ，ＬＤ，燈等 光接受器件：光電二極管／三極管，光電 池，光敏電阻。 ? 類型： ? 光電耦合／隔離器：在電路之間傳遞信息，又能實(shí)現(xiàn)電路間的電氣隔離和消除噪聲。 對(duì)于鍺管 ， 入射光的調(diào)制頻率要求在 5000Hz以下 ， 硅管的頻率響應(yīng)要比鍺管好 。 （ 因?yàn)榉糯蟊稊?shù)與工作電壓有關(guān) ） ? 在一定的偏壓下 ， 硅光電三極管的伏安曲線在低照度時(shí)間隔 較均勻 ， 在高照度時(shí)曲線越來越密 硅光電三極管 硅光電二極管 光敏三極管的溫度特性 ? 光電三極管 的光電流和 暗電流受溫度影響比 光電二極管 大得多 光敏三極管的 （ 調(diào)制 ） 頻率特性 光敏三極管的頻率特性受負(fù)載電阻的影響 ， 減小負(fù)載電阻可以提高頻率響應(yīng) 。 ? 在零偏壓時(shí)硅光電三極管沒有光電流輸出 ， 但硅光電二極管 有光電流輸出 。 ? 線性差 主要是由電流放大倍數(shù) ?的非線性所致 ? 在大照度時(shí)，光敏三極管不能作線性轉(zhuǎn)換元件，但可以作開關(guān)元件使用。 ? 當(dāng)光子入射到集電結(jié)時(shí) ， 就會(huì)被吸收而產(chǎn)生電子 — 空穴對(duì) ， 處于反向偏置的集電結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)使電子漂移到集電極 ， 空穴漂移到基極 ， 形成光生電壓 ， 基極電位升高 。 ? 光電三極管不受光時(shí) ， 相當(dāng)于普通三極管基極開路的狀態(tài) 。 ? 日前用得較多的是 NPN和 PNP兩種平面硅光電三極管 。 光敏三極管（光電三極管） ? 光電三極管是由光電二極管和一個(gè)晶體三極管構(gòu)成 ，相當(dāng)于在晶體三極管的基極和集電極間并聯(lián)一個(gè)光電二極管 。 ? 其缺點(diǎn)是工藝要求高，穩(wěn)定性差，受溫度影響大。因此它在 微弱輻射信號(hào)的探測(cè) 方向被廣泛地應(yīng)用。 是目前響應(yīng)最快的一種光敏二極管。 ? 由于擊穿電壓會(huì)隨溫度漂移，必須根據(jù)環(huán)境溫度變化相應(yīng)調(diào)整工作電壓。 ? 如圖中 c點(diǎn)以右的區(qū)域，也顯著增加。通常，雪崩光敏二極管的反向工作偏壓略低于擊穿電壓。 ? 新的電子 — 空穴對(duì)在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下分別向相反方向運(yùn)動(dòng)．在運(yùn)動(dòng)過程中，又有可能與原子碰撞再一次產(chǎn)生電子 — 空穴對(duì)。 (2)反偏下，耗盡層較無 i層時(shí)要大得多，從而使結(jié)電容下降，提高了頻率響 應(yīng)。而 i層的存在，使擊穿電壓不再受到基體材料的限制，從而可選擇低電阻率的基體材料。 ? 擴(kuò)散型 PiN硅光敏二極管和雪崩光敏二極管 擴(kuò)散型 PiN硅光敏二極管 PIN型二極管的優(yōu)點(diǎn) ? 選擇一定厚度的 i層，具有高速響應(yīng)特性。 ? 但是 ， 為了提高靈敏度及頻響特性 ， 卻不能無限地加大反向偏壓 ， 因?yàn)樗€受到 PN結(jié)反向擊穿電壓等因素的限制 。 光電二極管（光敏二極管） 光敏二極管符號(hào) 光敏二極管接法 外加反向偏壓 ? 光敏二極管一般在 負(fù)偏壓情況 下使用 ? 大反偏壓的施加 ， 增加了耗盡層的寬度和結(jié)電場(chǎng) ， 電子 — 空穴在耗盡層復(fù)合機(jī)會(huì)少 ， 提高光敏二極管的靈敏度 。 ? 為了獲得盡可能大的光生電流 ， 需要較大的工作面 ，即 PN結(jié)面積比普通二極管大得多 ， 以擴(kuò)散層作為它的受光面 。（ 硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、化合物太陽能電池 ） 光敏二極管 ? 光敏二極管與普通二極管一樣有一個(gè) PN結(jié) ， 屬于單向?qū)щ娦缘姆蔷€形元件 。 光電池的應(yīng)用 ? 光電探測(cè)器件 利用光電池做探測(cè)器有頻率響應(yīng)高，光電流隨光照度線性變化等特點(diǎn)。 ? 光照特性 開路電壓輸出：非線性 (電壓 光強(qiáng) )，靈敏度高 短路電流輸出：線性好 (電流 光強(qiáng) ) ，靈敏度低 開關(guān)測(cè)量 （ 開路電壓輸出 ） ， 線性檢測(cè) （ 短路電流輸出 ） ? 負(fù)載 RL的增大線性范圍也越來越小。 ? 短路電流在很大范圍內(nèi)與光強(qiáng)成線性關(guān)系 。 ? 硒光電池 響應(yīng)波長(zhǎng) ， 峰值波長(zhǎng) 。光電池做探測(cè)器件時(shí)，測(cè)量?jī)x器應(yīng)考慮溫度的漂移，要進(jìn)行補(bǔ)償。 光電池伏安特性曲線 反向電流隨光照度的增加而上升 I U 照度增加 時(shí)間和頻率響應(yīng) 硅光電池頻率特性好 硒光電池頻率特性差 硅光電池是目前使用最廣泛的光電池 ? 要得到短的響應(yīng)時(shí)間，必須選用小的負(fù)載電阻 RL； ? 光電池面積越大則響應(yīng)時(shí)間越大，因?yàn)楣怆姵孛娣e越大則結(jié)電容 Cj越大，在給定負(fù)載時(shí)，時(shí)間常數(shù)就越大，故要求短的響應(yīng)時(shí)間，必須選用小面積光電池。 有光照時(shí)，沿電流軸方向平移，平移幅度與光照度成正比。 ? 在 N型硅片上擴(kuò)散 P型雜質(zhì) （ 如硼 ） ， 受光面是 P型層 ? 在 P型硅片上擴(kuò)散 N型雜質(zhì) （ 如磷 ） ， 受光面是 N型層 ? 受光面有二氧化硅抗反射膜，起到增透作用和保護(hù)作用 ? 上電極做成柵狀，為了更多的光入射 ? 由于光子入射深度有限，為使光照到 PN結(jié)上，實(shí)際使用的光電池制成薄 P型或薄 N型。 ? 半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) （ 光生電壓 ） ；如將 PN結(jié)短路 ，則會(huì)出現(xiàn)電流 （ 光生電流 ） 。 照明燈自動(dòng)控制電路 K 220V 燈 常閉 CdS ? 光電池 ? 光電二極管 ? 光電三極管 光伏探測(cè)器件 硅光電池 ? 光電池是根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成的將光能轉(zhuǎn)換成電能的一種器件 。 尤其是紅外探測(cè)器要采取制冷措施 溫度特性 光敏電阻的應(yīng)