S2 光电探测器件 01.ppt

文档介绍：C2 光电探测器件
理学院宋旸
2017/6/30
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2 光电探测器件
光电探测器的物理效应
光电探测器的性能参数
外光电效应型光电探测器
内光电效应型光电探测器
固体成像器件
光电探测器与光源
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光电探测器的物理效应
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2 光电探测器件
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光电探测器的物理效应
探测器件
热电探测元件
光子探测元件
外光电效应
内光电效应
非放大型
放大型
光电导探测器
光磁电探测器
光生伏特探测器
本征型
掺杂型
非放大
放大型
真空光电管
充气光电管
光电倍增管
变像管
摄像管
像增强器
光敏电阻
红外探测器
光电池
光电二极管
光电三极管
光电场效应管
雪崩型光电二极管
光子效应
光热效应
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光电探测器的物理效应
光子效应(photonic effect )
指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。探测器吸收光子后,直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。光子能量的大小直接影响内部电子状态的改变。
特点:对光波频率表现出选择性,响应速度一般比较快。
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光电探测器的物理效应
光热效应(photothermal effect )
探测元件吸收光辐射能量后,并不直接引起内部电子状态的改变,而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量,引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。
例如:家庭式热释电红外探测器
在红外波段上,材料吸收率高,光热效应也就更强烈,所以广泛用于对红外线辐射的探测。
特点:原则上对光波频率没有选择性,响应速度一般比较慢。
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光电探测器的物理效应
外光电效应
在光照下,物体向表面以外的空间发射电子(即光电子)的现象。
光电发射体
能产生光电发射效应的物体,在光电管中又称为光阴极。
爱因斯坦方程
:光电发射体的功函数
电子离开发射体表面时的动能
如果发射体内的电子所吸收的光子能量hυ大于发射体的功函数Eφ的值,则电子就能以相应的速度从发射体表面逸出。
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光电探测器的物理效应
截止频率
截止波长
Eφ小的发射体只能对波长较长的光辐射产生光电发射效应
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光电探测器的物理效应
内光电效应
光电导效应(均质型光电器件)半导体中束缚电荷接收光子能量后离开平衡位置,进入导电能带,改变了半导体中非平衡载流子的浓度,从而影响其导电性能。
光生伏特效应(结型光电器件)光生电子聚集在PN结附近,形成光生电动势。
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光电探测器的物理效应
光电导效应半导体材料的体效应
在热平衡下,半导体单位时间内热生载流子的产生数目等于因复合而消失的数目。
在外电场E作用下,载流子产生漂移运动,漂移速度v与电场E之比为载流子迁移率
载流子的漂移运动效果用半导体的电导率σ描述
半导体的电导G为
半导体的电阻Rd为
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