文档介绍：C2 光电探测器件
理学院 宋旸
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
光管光电流随所加偏压变化小，光电三极管偏压对光电流的影响较大
工作电压较低时，光电三极管输出光电流非线性现象严重
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光电二极管与光电三极管
⑤ 温度特性
按电流及光电流与温度的关系
温度对光电流影响小，对暗电流的影响大，需采取横温或温度补偿措施
光电三极管由于对光电流有放大作用，受温度的影响大于光电二极管
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光电二极管与光电三极管
⑥ 光谱响应
光电二极管与硅光电三极管具有相同的光谱响应。图所示为典型的硅光电三极管3DU3的光谱响应特性曲线，-，。
对于光电二极管，减薄PN结的厚度可以使短波段波长的光谱响应得到提高，因为PN结的厚度减薄后，短波段的光谱容易被减薄的PN结吸收（扩散长度减小）。因此，可以制造出具有不同光谱响应的光伏器件，例如蓝敏器件和色敏器件等。蓝敏器件是在牺牲长波段光谱响应为代价获得的（减薄PN结厚度，减少了长波段光子的吸收）。
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光电二极管与光电三极管
⑦ 频率特性
光电二极管的频率特性
1) 在PN结区外产生的光生载流子扩散到PN结区内所需要的时间，称为扩散时间记为τp （ns量级）；
2) 在PN结区内产生的光生载流子渡越结区的时间，称为漂移时间记为τdr（10－11量级）；
3) 由PN结电容Cj和管芯电阻及负载电阻RL构成的RC延迟时间τRC （ 负载电阻RL不大时为ns数量级 ）。
它和光电池相比，重要的不同点是结面积小，因此它的频率特性特别好。扩展pn结区、增高反向偏置电压是提高频率响应的措施。如：PIN APD
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光电二极管与光电三极管
⑦ 频率特性
光电三极管的频率特性
1)光生载流子对发射结电容Cbe和集电结电容Cbc的充放电时间；
2)光生载流子渡越基区所需要的时间；
3)光生载流子被收集到集电极的时间；
总时间为上述四项和。比光电二极管的时间响应长。通常，µs以内，PIN和雪崩光电二极管为ns数量级，硅光电三极管长达5～10µs。
4)输出电路的等效负载电阻RL与等效电容Cce所构成的RC间。
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特殊结型光电二极管
① PIN光电二极管 (快速光电二极管)
PIN管是光电二极管中的一种。是在P型半导体和N型半导体之间夹着一层（相对）很厚的本征半导体。
最大的特点是频带宽，可达10GHz。
高阻、承担大部分压降
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特殊结型光电二极管
① PIN光电二极管 (快速光电二极管)
灵敏度高：光照面积大，光吸收率高。
结电容小：P结与N结不直接相联，中间是不导电的本征半导体材料，极间距离大，结间电容小。
载流子运动速度大：结距大，能加高电压而不会击穿，结间电场大，载流子运动速度大，结间移动时间短。
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几种PIN型光电二极管特性参数
特殊结型光电二极管
① PIN光电二极管 (快速光电二极管)
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特殊结型光电二极管
② 光电位置探测器件 (Position Sensitive Detector)
对光点位置敏感的探测器件。具有连续分布光敏面，对光点几何重心位置进行探测，一维或二维结构。
空间分辨率达微米级。
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特殊结型光电二极管
② 光电位置探测器件
光 → 光电二极管 → 空穴由N向P移动
空穴→1端→I1 空穴→2端→I2
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特殊结型光电二极管
② 光电位置探测器件
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特殊结型光电二极管
② 光电位置探测器件
单端电流与光点距中心位置成线性关系
用两端输出电流的差值与两端总电流的比值作为PSD传感器的输出
Px与PSD上入射光点光强大小无关，与两端实际的检测电流的绝对值无关
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特殊结型光电二极管
② 光电位置探测器件
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特殊结型光电二极管
② 光电位置探测器件
表面分流型：由同一面引出两对电极。暗电流小，线性差。
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特殊结型光电二极管
② 光电位置探测器件
两面分流型：暗电流大，线性好。两面各一组一维PSD电极，相互