【正文】 . 溫度效應(yīng) 半導(dǎo)體光電導(dǎo)器件受溫度變 化的影響較大。這種現(xiàn)象反映了光電導(dǎo)的惰性。 光電導(dǎo)材料在受到光照射時(shí)，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能達(dá)到新的平衡， 載流子濃度達(dá)到穩(wěn)定值。 ? 是照度指數(shù)，隨雜質(zhì)的種類和 復(fù)合中心數(shù)的多少而不同。 光電轉(zhuǎn)換器 件 如果入射光子的能量大到足以使價(jià)帶中所有電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，光生 載流子的數(shù)目不再隨之增加，就會(huì)引起響應(yīng)率下降。 材料的禁帶寬度決定了光譜 響應(yīng)的長(zhǎng)波限 l0 。 RV = V/P (A/W)。 光電轉(zhuǎn)換器件 l (?m) R 1 2 3 1CdS 2CdSe 3PbS 三種光敏電阻的光譜響應(yīng)特性曲線 光電導(dǎo)器件的工作特性 1. 響應(yīng)度 光探測(cè)器的輸出電壓或輸出電流與入射光功率之比。 1eV 禁帶 導(dǎo)帶 價(jià)帶 光電導(dǎo)體的能帶 能夠產(chǎn)生光電導(dǎo)效應(yīng)的電子躍遷類型包括： 本征吸收和雜質(zhì)吸收。 光電導(dǎo)探測(cè)器 光電導(dǎo)探測(cè)器是利用光電導(dǎo)效應(yīng)制作的光探 測(cè)器，主要特征是受到光照后，器件的電阻發(fā)生 變化。 分類： 光電轉(zhuǎn)換器件 根據(jù)光電轉(zhuǎn)換器件的用途來(lái)區(qū)分： 1. 光電探測(cè)器件。 3. 光電子發(fā)射器件 ：是利用外光電效應(yīng)的器件。利用光生伏打效應(yīng)，可制成不同 類型光伏器件，如：光電池、光電二極管、光電三極管、光控可控 硅、攝像器件 (CCD)等。 he epen ??? 000 ??光照前： 光照后： )()( 000hehe pnepne ????????????????物理效應(yīng) 光伏效應(yīng)：零偏狀態(tài)，光照射 p（或 n）區(qū)，只要照射波長(zhǎng) = lc ， 就會(huì)激發(fā)出光生電子空穴對(duì)， p區(qū)的電子在電場(chǎng)作用下到 N區(qū)， n區(qū)的空穴到 p區(qū)，使得勢(shì)壘降低，相當(dāng)于加了正向電壓 eVD eVDeV 光照前后 pn結(jié)的能帶結(jié)構(gòu) 物理效應(yīng) 光熱效應(yīng)：探測(cè)元件吸收光能量后，把吸收的光能轉(zhuǎn)化為晶格 的熱運(yùn)動(dòng)能量，引起探測(cè)器件的材料物理性質(zhì)的變化． 探測(cè)器件材料吸收輻射而溫度升高，可產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)，電阻率，自激化 強(qiáng)度或使氣體體積，壓強(qiáng)發(fā)生變化 溫差熱電偶，熱電堆 金屬和半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)輻射熱器 熱釋電探測(cè)器 介質(zhì)的極化強(qiáng)度隨溫度變化而改變，引起表面電荷變化的現(xiàn)象． Ps T Tc 光輻射的強(qiáng)度 物質(zhì)溫度變化 自發(fā)極化強(qiáng)度變化 物理效應(yīng) 光電轉(zhuǎn)換定律： )()( tPhvetI??其中， dtdNhvdtdEtPdtdNdtdQtIO p tE????)()(dtdNdtdN o p tE/??光功率 光電流 量子效率 ，探測(cè)器是電流源 ，非線性器件 電子數(shù) 光子數(shù) 光生電荷 物理效應(yīng) 光輻射探測(cè)的噪聲 １ .與信號(hào)檢測(cè)有關(guān)的噪聲 ２ .其他噪聲 量子噪聲：光子的隨機(jī)性和光電子的隨機(jī)性． 暗電流噪聲：無(wú)光照，流過(guò)檢測(cè)器的電流具有隨機(jī)起伏的特性． 漏電流噪聲：器件表面不完善（缺陷和污染）引起的． 倍增噪聲：由于倍增過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性而產(chǎn)生的附加散粒噪聲． 產(chǎn)生－復(fù)合噪聲 １ /f噪聲 背景噪聲 熱噪聲 噪聲功率譜密度 表明非周期起伏量中含諧波成分的方法． TVp T???2)()( ?22 )2(2)(2)( fVTVTfp TT ?? ??噪聲 一系列隨機(jī)事件的譜密度函數(shù) 2)2(2)( fFNfp a ??散粒噪聲 光電子發(fā)射器件和光伏器件中出現(xiàn)的噪聲，是由載流子隨機(jī)產(chǎn)生和流動(dòng) 造成電流波動(dòng)引起的噪聲． eINeF??)(?Iefp 2)( ?fIeffpfI N ???? 2)()(2電路中的通頻帶帶寬 噪聲 噪聲功率 載流子數(shù)的平均值 產(chǎn)生－復(fù)合噪聲 2022021)(22)(????? dTeNfp20220414)(???fTIefp d??202202414)(???ffTIeffpi dN?????dN TfIei02 4 ???噪聲 108~109s 渡越時(shí)間 載流子的平均壽命 熱噪聲 RTkfp B4)( ?fRTki BN ??42１／ f 噪聲 ffIAi N ????2lnf 1/f 產(chǎn)生復(fù)合噪聲 熱噪聲 ln 2Ni溫度噪聲 2/12 )4( fGTkPHBN ??噪聲 光電轉(zhuǎn)換器件是把光轉(zhuǎn)換成電或通過(guò)光信號(hào)來(lái)控制電信號(hào)的器件 光電轉(zhuǎn)換器件 根據(jù)光與物質(zhì)的相互作用而產(chǎn)生的不同物理效應(yīng)，光電轉(zhuǎn)換器件分為： 1. 光電導(dǎo)器件 ：是無(wú)結(jié)光檢測(cè)器，它根據(jù)半導(dǎo)體在光的照射下，會(huì) 改變自身的電導(dǎo)率的特點(diǎn)制成，是利用了內(nèi)光電效應(yīng)的器件。 1887年，赫茲研究了電火花的紫外光照射在火花隙縫的負(fù)電極上時(shí)有 助于放電． 1888年，德里斯登的霍爾瓦克斯發(fā)現(xiàn)在光的影響下，物體釋放出負(fù)電． 1900年，普朗克提出能量子假設(shè)，給出正確的黑體輻射公式，為此獲 1918年 Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)． 1905年，愛因斯坦提出光量子理論，解釋了光電效應(yīng)，為此獲 1921年 Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)． 1916年，密立根用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛因斯坦的光電效應(yīng) 理論，為此及其油 滴實(shí)驗(yàn)獲 Nobel物理 學(xué)獎(jiǎng) 1905年，愛因斯坦發(fā)表了論文 關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn) ，成功的解釋了光電效應(yīng)并確定了它的規(guī)律．他以勒納利總結(jié)出的光電效應(yīng)性質(zhì)作為光是微粒的根據(jù)，并且和德國(guó)物理學(xué)家普朗 克的量子假設(shè)結(jié)合起來(lái)，提出了 量子假說(shuō) . 光電效應(yīng) 外光電效應(yīng)：受到光照后，產(chǎn)生電子發(fā)射的現(xiàn)象。Ch 7 光輻射探測(cè)器件 ? 光電探測(cè)器的物理效應(yīng) ? 光電探測(cè)器件中的噪聲 ? 光電導(dǎo)、光伏探測(cè)器件、光電倍增管 ? 熱釋電探測(cè)器件 ? 變像管、增像管、攝像管 ? 電荷耦合器件（ CCD） 光電探測(cè)器的物理效應(yīng) ? 光電效應(yīng)： 入射光輻射的光子流與探測(cè)器材料中的電子相互作用，從而改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象。 ? 光熱效應(yīng)： 吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子能量狀態(tài)的改變，而是把吸收的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\(yùn)動(dòng)能量，引起探測(cè)元件溫度的上升，從而使元件的電學(xué)或其他的物理性質(zhì)發(fā)生變化。 2. 電子向界面運(yùn)動(dòng) Whvmv ??2m a x21kkk SI ??（愛因斯坦定律） （斯托列托夫定律） 物理效應(yīng) 光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體材料吸收能量足夠大的光子后，使原來(lái)處于束縛態(tài)的電子或空穴變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，從而使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加。 2. 光伏器件 ：結(jié)型光檢測(cè)器，其內(nèi)部有一個(gè)以上的 PN 結(jié)，它根據(jù)光 照射下結(jié)的耗盡層或本征層內(nèi)產(chǎn)生了電荷，從而改變器件對(duì)流過(guò)自 身電流的控制能力的原理工作的。利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的器件。如光