光電導(dǎo)探測器ppt課件-在線瀏覽
2025-06-23 04:11本頁面
【正文】 材料 （ 如硅 、 鍺等本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體 ， 硫化鎘 、 硒化鎘 、 氧化鉛等 ） 可以制成電導(dǎo)隨入射光度量變化器件 ， 稱為光電導(dǎo)器件或光敏電阻 。 二、光 電導(dǎo)探測器 本征型半導(dǎo)體光敏電阻 只有當(dāng)入射光子的能量 h?等于或大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度 Eg時才能激發(fā)電子空穴對，在外加的電場作用下形成光電流。 摻雜型半導(dǎo)體光敏電阻 如 n型半導(dǎo)體，光子的能量只要大于雜質(zhì)的電離能就能把施主雜質(zhì)能級上的的電子激發(fā)到導(dǎo)帶而形成導(dǎo)電電子，在外加電場的作用下形成光電流。主要用于超過 5微米的波段。 三、光 電導(dǎo)探測器的工作原理 下圖所示為光敏電阻的原理圖與光敏電阻的符號，在均勻的具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料的兩端加上電極便構(gòu)成光敏電阻。 LvvLG d000 ???? ???PGh eI p ?? ??G=1,τ 0=τ d,每產(chǎn)生一個光電子對外回路電流正好提供一個電子的電荷量 e。 G1,τ0τ d,每產(chǎn)生一個光電子對外回路電流的貢獻大于一個電子的電荷量 e。無光照時，阻值（ 暗電阻 ）很大，電流（ 暗電流 ）很??；光照時，光生載流子迅速增加，阻值（ 亮電阻 ）急劇減少。 光電導(dǎo)：亮電導(dǎo)和暗電導(dǎo)之差； g光 = gLgd 光電流：亮電流和暗電流之差； I光 = ILId 基本偏置電路 設(shè)在某照度 Ev下，光敏電阻的阻值為 Rd，電導(dǎo)為 g，流過負載電阻 RL的電流為 IL LdAL RRVI??用微變量表示 ddAVI Rd)RR(d 2LL ???而， dRd=d(1/g)=(1/g2 )dg dg=Ip/u0 因此 RL Rd VA ? ?AdLdpdopdd VRRRIRuIRdR ????? 22LddpL RRRIdI?? 加在光敏電阻上的電壓為 Rd與 RL對電壓 VA的分壓，即 U0={Rd/(Rd+RL) }UA， 因此，流過負載電阻的電流微變量與光電流的關(guān)系為 Ip Rd RL 直流微變等效電路 du0 ? 探測器上的偏置電壓與 Rd無關(guān) U0=VA,基本恒定 ,流過 RL輸出的電流信號為 短路電流 ISC 恒壓偏置電路 (RLRd) GhePIRR RIIdI pLddpSCL ?? ?????? 開路電壓 VOC 恒流偏置電路 (RLRd) ? 工作過程中流過探測器的電流基本恒定 ,IL=VA/RL+Rd,輸出的電壓信號 dpLLOC RIRdIdUV ??? 0輸出電壓 LddAL RVRI Rd)RR(ddu 2LL0 ????? ? 00 ?LdRdudLd RR ?Rd=RL即為負載匹配工作狀態(tài)的工作條件 負載匹配時探測器輸出電壓 LpLdLdpL RIRRRRIRdIdu2100 ????167。 ? 電流靈敏度 三、響應(yīng)率 GhePIR pi ?? ???? 電壓靈敏度 ddpv GRhePRIPUR?? ?????光敏電阻的光電導(dǎo)靈敏度 EgS pg ?gp 光敏電阻的光電導(dǎo)（西門子 S， ?1） E 照度（勒克斯 lx） Sg S/lx（ ） UEIEUIS ppg ??VESI gp ?光電特性 圖為硫化鎘光敏電阻的光電特性。 在實用范圍內(nèi)，有如下關(guān)系： 式中 I p—— 光電流； U —— 加于光敏電阻的電壓； E—— 光敏電阻上的照度； K —— 材料決定的比例系數(shù)； a —— 電壓指數(shù)，一般近于 1； b —— 照度指數(shù)。圖示硫化鎘的光電流與溫度的關(guān)系。 六、頻率響應(yīng)及響應(yīng)時間 非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合有一個時間過程（影響光敏電阻對變化光照的響應(yīng)） 頻率響應(yīng) R0 器件在零頻時的響應(yīng)度； ?=2?f為信號的調(diào)制圓頻率； f為調(diào)制頻率； ?為響應(yīng)時間 相對輸出隨光調(diào)制頻率的增加而減小 CGf c ??七、前歷效應(yīng) ? 中態(tài)前歷效應(yīng)數(shù)值越小越好。通常在黑暗中放置的時間越短 ,短態(tài)前歷效應(yīng)越顯著。 Hg1xCdxTe系列光電導(dǎo)體是由 HgTe和 CdTe兩種材料的晶體混合制造的，其中 x標(biāo)明 CdTe元素含量的組分。一般組分 x的變化范圍為~，長波長的變化范圍為 1~30μm 。 43 實用光電導(dǎo)探測器 InSb光電導(dǎo)探測器 InSb光敏電阻是 3~5μm 光譜范圍內(nèi)的主要探測器件之一。 InSb光敏電阻在室溫下的長波長可達 ，峰值波長在 6μm 附近，比探測率 D*約為 1 1011cmW1。Hz CdS光敏電阻 CdS光敏電阻是最常見的光敏電阻，它的光譜響應(yīng)特性最接近人眼光譜光視效率，它在可見光波段范圍內(nèi)的靈敏度最高，因此，被廣泛地應(yīng)用于燈光的自動控制，照相機的自動測光等。 PbS光敏電阻 PbS光敏電阻是近紅外波段最靈敏的光電導(dǎo)器件。 PbS光敏電阻的光譜響應(yīng)和比探測率等特性與工作溫度有關(guān)，隨著工作溫度的降低其峰值響應(yīng)波長和長波長將向長波方向延伸，且比探測率 D*增加。Hz當(dāng)溫度降低到（ 195K）時，光譜響應(yīng)范圍為1~4μm ，峰值響應(yīng)波長移到 ，峰值波長的比探測率 D*也增高
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1