【正文】 穴 束縛電子 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ② 半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理 ● 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 — 雜質(zhì)影響 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。 如果沒有其它因素干擾，原子最外層的電子都分屬于各對原子，沒有自由電子，這時(shí)導(dǎo)電率為零 (不導(dǎo)電 )。 這就是導(dǎo)體傳導(dǎo)電流的過程 。 金屬物體自由電子濃度非常高 ， 運(yùn)動雜亂無章 。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ② 半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理 ● 物體導(dǎo)電機(jī)理 物質(zhì)由原子核和電子組成 ， 電子成層分布在原子核周圍 ， 受核作用力吸引 。 第 6章 掃描成像 N E PfA ???*D遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ① 探測器主要性能參數(shù) ● 響應(yīng)時(shí)間 當(dāng)一定能量的輻射突然到達(dá)探測器的敏感面上時(shí)，探測器的輸出電壓要經(jīng)過一定的時(shí)間才能上升到與這一輻射通量相對應(yīng)的穩(wěn)定值；當(dāng)輻射突然除去后，輸出電壓也要經(jīng)過一定的時(shí)間，才能下降到輻射之前原有值。 NEP＝Ｖ n／Ｒ＝Ｖ n／（Ｖ s／ φ） 要準(zhǔn)確測定輻射信號的存在，入射輻射功率應(yīng)為 NEP的 2～ 6倍。 第 6章 掃描成像 λc1 R λ λc1 λP λc2 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ① 探測器主要性能參數(shù) ● 噪聲電壓（Ｖ n） 探測器在工作時(shí)本身所固有的毫無規(guī)律、無法預(yù)測的隨機(jī)電壓起伏，叫噪聲電壓（Ｖ n）。 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ① 探測器主要性能參數(shù) ● 響應(yīng)率 響應(yīng)率是到達(dá)探測器上的單位輻射功率所產(chǎn)生的電壓，即輸出電壓與輸入輻射能量之比，表達(dá)式是： Ｒ＝Ｖｓ／ φ Ｖｓ：輸出電壓 (伏 )， φ：輸入的輻射能量 (瓦 ) 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ① 探測器主要性能參數(shù) ● 響應(yīng)波長范圍 光譜響應(yīng)曲線 ：探測器的響應(yīng)率與入射輻射的波長之間的關(guān)系曲線。遙 感 原 理 與 方 法 RS 第 6 章 掃 描 成 像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 第 6章 掃描成像 內(nèi)容提要： 掃描成像是遙感技術(shù)發(fā)展的方向之一 ，本章內(nèi)容包括掃描探測器工作原理 ， 電子掃描成像 ? 電視 ， 光學(xué)機(jī)械掃描成像 ， 固體自掃描成像 。 講授重點(diǎn)： 電子掃描成像過程與原理 ， 光機(jī)掃描成像過程 ， 成像掃描儀分辨能力 ， 像元的概念 ，電荷耦合器件 ? CCD的結(jié)構(gòu) 、 工作原理和成像機(jī)制 。 峰值波長 ：最大響應(yīng)率所對應(yīng)的波長 λp 截止波長 ：響應(yīng)率下降到峰值一半所對的波長 λc λc2，探測器的使用波長 λc1— λc2。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ① 探測器主要性能參數(shù) ● 等效噪聲功率（ NEP） 到達(dá)探測器的電磁輻射產(chǎn)生的輸出電壓正好等于噪聲電壓時(shí)的輻射量叫等效噪聲功率（ NEP），意思是它對探測器所產(chǎn)生的效果與噪聲相等。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ① 探測器主要性能參數(shù) ● 探測靈敏度 D* D*是與 NEP成反比的量，計(jì)算公式為 式中： A為元件的面積 ， Δf為頻帶寬度 ， 當(dāng)元件面積為 1cm 頻帶寬度為 1Hz、 入射光功率為 1W時(shí) ， D*等于輸出信號與噪聲之比 — 信噪比（ S/N） 。這一段時(shí)間就稱為探測器的響應(yīng)時(shí)間。 離核遠(yuǎn)的電子 ， 受核吸引力較小 ， 與核結(jié)合較松 ， 很容易受到相鄰原子核的作用 ， 脫離原來的原子 ， 成為不屬于某一個原子的電子 — 自由電子 。 但是 ， 如果有外加電壓作用于導(dǎo)體上 ， 自由電子的運(yùn)動就受到電場力的牽引 ， 有一個順電場作用力方向的加速運(yùn)動 ， 從導(dǎo)體的一端遷移到另一端 。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ② 半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理 ● 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 — 半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體的物體在組成晶體時(shí)，相鄰的兩個原子各以一個電子相結(jié)合 — 鍵合，形成屬于這兩個原子的一對鍵合電子。 當(dāng)有干擾存在時(shí)，如溫度變化，雜質(zhì)的加入，就產(chǎn)生了自由電子，其濃度隨溫度、雜質(zhì)的變化而變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。 P型半導(dǎo)體 ：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體， 也稱為（空穴半導(dǎo)體）。自由電子稱為 多數(shù)載流子 （ 多子 ），空穴稱為少數(shù)載流子 （ 少子 ）。 +4 +4 +3 +4 空穴 硼原子 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ② 半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理 ● 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 能帶結(jié)構(gòu)是表示固體中電子能量分布方式的一種簡便方法。除非原子被激發(fā)，否則電子都占據(jù)著較低的能級。能帶之間被電子的禁帶隔開。 能帶看起來是連續(xù)的，但其能級仍是分開的，只是能量間隔很小，僅有 10－ 14電子伏特。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ② 半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理 ● 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) —— 導(dǎo)體 ：導(dǎo)帶內(nèi)沒有被電子全部占滿，并且禁帶很窄，所以各能級上的電子在電場作用下，可以發(fā)生躍過禁帶的躍遷。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ② 半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理 ● 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) —— 半導(dǎo)體 ：介于導(dǎo)體和絕緣體之間，禁帶較窄，在室溫條件下，某些價(jià)電子就能獲得足夠的能量，躍過禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，這些電子原來占據(jù)的位置成了空穴。 —— 本征半導(dǎo)體 ：不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體 —— 非本征半導(dǎo)體 ：摻有雜質(zhì)的半導(dǎo)體 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 掃描探測器工作原理 ② 半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理 ● 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 光電導(dǎo) ：在入射光子的能量大于禁帶寬度 E條件下 ， 用輻射照射半導(dǎo)體產(chǎn)生截流子 ， 從而增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電率的過程 ， 稱為光電導(dǎo) ， hν≥Ｅ 。 為 λc≤１ .24／Ｅ 式中Ｅ用電子伏特表示 ， λc用微米 ， 所以要增大截止波長 ， 必須減少禁帶寬度 ， 減小的方式主要是降低半導(dǎo)體的溫度和摻入少量雜質(zhì)兩種 。 ● 光子或電子探測器