[工學]第二章__光電檢測器件工作原理及特性-展示頁
2024-10-22 15:21本頁面
【正文】 衡狀態(tài) 非平衡載流子 1）激發(fā)和復合 在外界作用時，激發(fā)大于復合，這種增加的電子和空穴稱為非平衡載流子。 N型半導體 P型半導體 nn pn ?nn pn ?N型半導體與 P型半導體的比較 半導體 所摻雜質 多數(shù)載流子 （多子） 少數(shù)載流子 （少子） 特性 N型 施主雜質 電子 空穴 電子濃度nn≥空穴濃度 pn P型 受主雜質 空穴 電子 電子濃度np≤空穴濃度 pp 熱平衡態(tài)下的載流子 激發(fā)：電子獲得一定的能量從價帶躍遷到 導帶，形成自由電子和自由空穴。 2）雜質半導體 半導體中人為地摻入少量雜質形成摻雜半導體，雜質對半導體導電性能影響很大。 絕緣體 半導體 導體 本征半導體與雜質半導體 1）本征半導體 結構完整、純凈的半導體稱為本征半導體。 導體中的載流子為自由電子 半導體中的載流子為帶負電的電子和帶正電的空穴。 5）導帶（ Conduction Band） 價帶以上能量最低的允許帶稱為導帶。 每一個能級上都沒有電子的能帶稱為空帶。 電子中是先占據(jù)原子殼層中的內層允許帶，然后再向高能量的外面一層允許帶填充。 3）禁帶（ Forbidden Band） 允許被電子占據(jù)的能帶稱為允許帶。 用一條條高低不同的水平線表示電子的能級 2）能帶（ Energy Band） 原子核較遠的殼層發(fā)生交疊，殼層交疊使 電子不再局限于某個原子上，有可能轉移到相鄰原子的相似殼層上去，也可能從相鄰原子運動到更遠的原子殼層上去，這種現(xiàn)象稱為電子的共有化。 二、能帶理論 原子能級與晶體能級 1）能級（ Energy Level） 在孤立原子中，原子核外的電子按照一定的殼層排列，每一殼層容納一定數(shù)量的電子。 導電性能可受微量雜質的影響而發(fā)生十分顯著的變化。 發(fā)光強度 I 光源在給定方向上單位立體角內所發(fā)出的光通量 dwdΦI ? 單位：砍德拉 cd 光出射度 M 光源表面給定點處單位面積向半空間內發(fā)出的光通量 dAdΦM ? 單位：流明 /米2 lm/m2 光照度 E 被照明物體給定點處單位面積上的入射光通量 dAdΦE ? 單位：勒克斯 lx 點光源照明時的照度 ?c o s2lIE ?S?垂直照明時： 2lIE ?n光亮度 光源表面一點處的面元在給定方向上的發(fā)光強度與該面元在垂直于給定發(fā)向的平面上的正投影面積之比 ?c o s?? dAdIL 單位：砍德拉 /米2 cd/m2 ?n光量 Q 光通量對時間的積分 ?? Φ dtQ?輻射度量與光度量 ?半導體物理基礎 ?光電檢測器件的物理基礎 ?光電檢測器件的特性參數(shù) 固體材料按其電阻率分為三類： 固體 電阻率 106~ 絕緣體 電阻率 半導體 電阻率 103~ 常見半導體材料：元素半導體、化合物半導體、氧化物半導體、固熔體半導體、有機半導體、玻璃半導體、稀土半導體等。 人眼的光譜敏感特性可以由光譜光視效率 （視見函數(shù)）來描述。 光源的輻射特性可以用以下輻射量來表征： 輻射能、輻射能密度、輻射通量、輻射出射度、輻射強度、輻射亮度、輻照度。分為天然光源和人造光源。 1900年，普朗克提出輻射的量子論 1905年，愛因斯坦提出光量子的概念 波動性 ?光的傳播 量子性 ?與物質的相互作用 nv???sJhhvE ???? 34105 075 6 . 2 6 2 ,二、光輻射度量 輻射是一種能的形式。第二章 光電檢測器件工作原理及特性 ?輻射度量與光度量 ?半導體物理基礎 ?光電檢測器件的物理基礎 ?光電檢測器件的特性參數(shù) 一、光的基本性質 波粒二象性 17世紀牛頓提出光的微粒說 惠更斯、楊氏和費涅爾等提出光的波動說 1860年 Maxwell的電磁理論建立，光也是一種電磁波 電磁波的范圍很廣，波長從幾個皮米到數(shù)千米 光波波長區(qū)間約從幾個納米到 1毫米左右 可見光：~ 光波波速 其中 v是光波頻率 ,n為介質折射率 電磁理論能很好的解釋光的反射、折射、干涉、衍射、偏振和光在各向異性介質中的傳播等現(xiàn)象。但是無法解釋光的吸收、散射和色散。 光源一般指發(fā)光的物體。 輻射能可以轉換為其他形式的能量，從而可以用輻射能引起的能量或有效物理量來測量。 輻射能 Qe 以輻射的形式發(fā)射、傳播或接收的能量 單位：焦耳 （ J） 輻射能密度 we 光源在單位體積內的輻射能 dVdQw ee ?單位：焦耳 /米 3（ J/m3） 反射通量 （輻射功率、輻射能流） 在單位時間內通過某一定面積的輻射能 e
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