光電探測(cè)器由于體積小,重量輕,響應(yīng)速度快,靈敏度高,易于與其它半導(dǎo)體器件集成,是光源的較為理想探測(cè)器,可廣泛用于光通信、信號(hào)處理、傳感系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。
現(xiàn)代高性能的光通信、信號(hào)處理和測(cè)量系統(tǒng),需要光電探測(cè)器必須具有高的響應(yīng)速度和高的靈敏度。對(duì)于高帶寬的光信號(hào)探測(cè),需要光電探測(cè)器的較佳典型結(jié)構(gòu)是薄的光吸收區(qū)。
光電探測(cè)器的原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。光電探測(cè)器在軍事和國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等;在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。
光電探測(cè)器選擇時(shí)要注意:
1、光電探測(cè)器不僅要和被測(cè)信號(hào)、光學(xué)系統(tǒng)相匹配,而且要和后續(xù)的電子線路在特性和工作參數(shù)上相匹配,使每個(gè)相互連接的器件都處于較佳的工作狀態(tài)。
2、光電探測(cè)器必須和輻射信號(hào)源及光學(xué)系統(tǒng)在光譜特性上相匹配。如果測(cè)量波長是紫外波段,則選用光電倍增管或?qū)iT的紫外光電半導(dǎo)體器件;如果信號(hào)是可見光,則可選用光電倍增管、光敏電阻和Si光電器件;如果是紅外信號(hào),則選用光敏電阻,近紅外選用Si光電器件或光電倍增管。
3、光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換特性必須和入射輻射能量相匹配。其中首先要注意器件的感光面要和照射光匹配好,因光源必須照到器件的有效位置,如光照位置發(fā)生變化,則光電靈敏度將發(fā)生變化。
4、光電探測(cè)器必須和光信號(hào)的調(diào)制形式、信號(hào)頻率及波形相匹配,以保證得到?jīng)]有頻率失真的輸出波形和良好的時(shí)間響應(yīng)。這種情況主要是選擇響應(yīng)時(shí)間短或上限頻率高的器件,但在電路上也要注意匹配好動(dòng)態(tài)參數(shù)。
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光電探測(cè)器是指利用輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的物理現(xiàn)象的原理而制成的器件,其在軍事和國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣泛用途。
光電探測(cè)器的分類:
光電探測(cè)器分為光電二極管、雪崩光電管、四象限探測(cè)器、位敏探測(cè)器、波長感應(yīng)探測(cè)器。
1、 光電二極管(PIN):應(yīng)用于一般通用場(chǎng)合。針對(duì)特殊應(yīng)用,可以增加探測(cè)器信號(hào)放大和探測(cè)器前置濾光片。
2、 雪崩光電管(APD):主要用于微弱信號(hào)場(chǎng)合,同時(shí)具備快速響應(yīng)能力,可以提供各種尺寸和封裝類型。
3、 四象限探測(cè)器(Quadrant):由一個(gè)四激活區(qū)域的芯片組成,主要應(yīng)用于位置傳感。
4、 位敏探測(cè)器(PSD):入射光能量轉(zhuǎn)換為位置相對(duì)的連續(xù)電流輸出,位置信號(hào)是相對(duì)于入射光的“光學(xué)中心”。
5、 波長敏感探測(cè)器(WS):用于檢測(cè)單色光波長或復(fù)合光的峰值波長,光譜分辨率可達(dá)0、01nm。
光電探測(cè)器的原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。光電探測(cè)器在軍事和國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等;在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。
光電探測(cè)器就是把光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)的一種器件,包括光伏型探測(cè)器和光電導(dǎo)型探測(cè)器。
1、光伏探測(cè)器
用半導(dǎo)體PN結(jié)光伏效應(yīng)制成的器件稱為光伏器件,也稱結(jié)型光電器件。這類器件品種很多,其中包括:光電池、光電二極管、光電晶體管、光電場(chǎng)效應(yīng)管、PIN管、雪崩光電二極管、光可控硅、陣列式光電器件、象限式光電器件、位置敏感探測(cè)器(PSD)、光電耦合器件等。
光伏探測(cè)器是在紫外、可見光、近紅外、中波紅和遠(yuǎn)紅外這些光學(xué)波段上展開的。首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化,然后通過光電探測(cè)器變成電信號(hào)輸出,雖然點(diǎn)測(cè)量方法靈活多樣,看測(cè)參數(shù)眾多,但廣電探測(cè)器的工作原理均是其余物質(zhì)的光電效應(yīng)。
2、光電導(dǎo)探測(cè)器
利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種光探測(cè)器件。所謂光電導(dǎo)效應(yīng),是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。光電導(dǎo)探測(cè)器在軍事和國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測(cè)量和探測(cè)、工業(yè)自動(dòng)控制、光度計(jì)量等;在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。
工作原理和特性:光電導(dǎo)效應(yīng)是內(nèi)光電效應(yīng)的一種。當(dāng)照射的光子能量hv等于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg時(shí),光子能夠?qū)r(jià)帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶,從而產(chǎn)生導(dǎo)電的電子、空穴對(duì),這就是本征光電導(dǎo)效應(yīng)。這里h是普朗克常數(shù),v是光子頻率,Eg是材料的禁帶寬度(單位為電子伏)。因此,本征光電導(dǎo)體的響應(yīng)長波限λc為λc=hoc/Eg=1.24/Eg(μm)式中c為光速。