文档介绍：C2 光电探测器件
理学院宋旸
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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
光电探测光源
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内光电效应型探测器
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2 光电探测器件
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内光电效应型光电探测器
光电导型光探测器光敏电阻
pn结光伏探测器
光电池
光电二极管与光电三极管
特殊结型光电二极管
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pn结光伏探测器
利用半导体结光伏效应制成的器件称为光伏器件,也称结型光电器件。
光子
电极
电极
耗尽层
SiO
2
p
+
n
入射光照射PN结,激发电子空穴对。
在内建电场作用下,光生电子移向N区,光生空穴移向P区。
光生电荷在PN结附近积累产生一个与内建电场相反的光生电场。
若光照保持不变,积累过程达到动态平衡,则给出一个和光照强度相应的电动势。
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pn结光伏探测器
与光电导的比较
敏感区不同:光电导是匀质型,只要光能到达的部位就会产生光生电导率变化的现象。光生伏特效应仅在结区附近产生。
极性不同:光电导是匀质型探测器,没有极性,工作时必须外加电压;结型探测器有确定的正负极,没有外加电压也能产生光电信号。(光电池)。
时间特性不同:匀质型探测器,时间特性依赖于光生载流子的产生和复合,驰豫时间比较长。光伏特效应中,时间特性取决于载流子的漂移运动,距离短,载流子数目小,时间响应较快。
增益不同:光生伏特效应能够产生载流子的雪崩现象,具有载流子的控制放大功能(光电三极管)。
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pn结光伏探测器
典型器件
光电池、光电二极管、光电晶体管、光电场效应管、PIN管、雪崩光电二极管、光可控硅、阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏感探测器(PSD)、光电耦合器件
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pn结光伏探测器
PN结光伏探测器就等效为一个普通二极管和一个恒流源(光电流源)的并联,如图(b)所示。工作模式则由外偏压回路决定。
i
u
i
iD
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pn结光伏探测器
在零偏压时,光伏工作模式
当外回路采用反偏压V时,即外加P端为负n端为正的电压时,光导工作模式。
u
i
iD
V
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pn结光伏探测器
普通二极管的伏安特性为
光伏探测器的总伏安特性应为和之和
i是流过探测器的总电流,e是电子电荷,u是探测器两端电压,kB是玻耳兹曼常数,T是器件的绝对温度。把上式中i和u为纵横坐标作成曲线,就是光伏探测器的伏安特性曲线。
u
i
iD