中遠紅外焦平面探測器

1、內(nèi)容內(nèi)容 光子探測器的原理及相應(yīng)的探測器分類光子探測器的原理及相應(yīng)的探測器分類 效應(yīng)效應(yīng)相應(yīng)的探測器相應(yīng)的探測器 外外 光光 電電 效效 應(yīng)應(yīng) （1）光陰發(fā)射光電子）光陰發(fā)射光電子光電管光電管 （2）光電子倍增）光電子倍增 氣體繁流倍增氣體繁流倍增 打拿極倍增打拿極倍增 通道電子倍增通道電子倍增 充氣光電管充氣光電管 光電倍增管光電倍增管 像倍增管像倍增管 內(nèi)內(nèi) 光光 電電 效效 應(yīng)應(yīng) （1）光電導(dǎo)效應(yīng)）光電導(dǎo)效應(yīng)光導(dǎo)管或光敏電阻光導(dǎo)管或光敏電阻 （2）光生伏特效應(yīng)）光生伏特效應(yīng) PN結(jié)和結(jié)和PIN結(jié)（零偏）結(jié)（零偏） PN結(jié)和結(jié)和PIN結(jié)（反偏）結(jié)（反偏） 雪崩雪崩 肖特基勢壘肖特基勢壘 p

2、-n-p結(jié)和結(jié)和n-p-n結(jié)結(jié) 異質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié) 光電池光電池 光電二極管光電二極管 雪崩光電二極管雪崩光電二極管 肖特基勢壘光電二極管肖特基勢壘光電二極管 光電三極管光電三極管 （3）光電磁效應(yīng)）光電磁效應(yīng)光電磁探測器光電磁探測器 單元器件單元器件 線列結(jié)構(gòu)線列結(jié)構(gòu) 焦平面焦平面 2 1 2 k Emv k EhE 1.24 () () c hc m EEeV E 2 () n npp eN G L 2 () nnpp eNu iu G L 光電導(dǎo)： 光電流： + 結(jié)區(qū) p n 光 無光照 光照下 i Vu 0 光生伏特 i0短路光電流 00 phph IeI hv PhvP e h= 當探測器

3、的輸入光信號為方波時，輸出信號的電流從最大值 的90%減小到10%所需的時間稱為下降時間d，以及從最大 值的10%上升到90%所需的時間稱為上升時間r。 n dnu VP NEP V VR * opt A BW D NEP 第二代光伏型HgCdTe焦平面探測器的兩種掃描方式： （a）掃描型 和（b）凝視型 (a)(b) 1.E+08 1.E+09 1.E+10 1.E+11 1.E+12 1.E+13 1.E-011.E+001.E+011.E+021.E+031.E+04 Wavelength (um) D* (cmHz 1/2W-1) NEP = (Sensitive Area) 1/2/

4、D* Radiometers Golay cell Thermopile Uncooled bolometers Si or Ge HEB (hot-electron-bolometer, 4K) Infrared Detector Performance at FOV=180, 300K background InSb HEB (4K) PC BLIP, 300K Ge:Ga(4K), Stressed Ge:Ga(4K) Ge:Zn(4K) Ge:Cu(4K) MCT, LW(77K) InSb(77K) MCT, MW(77K) InGaAs Si Diode InAs(PC, 77K)

5、 PbS(PC,193K) Si:As(4K) NbN/NbTiN film HEB (4K) EO crystals Cooled radiometers QWIP(77K) PbS(PC,77K) MicrowaveTeraHertzInfrared VisibleUltrvoilet 能隙能隙 HgCdTe ： The third generation HgCdTe devices HgCdTe two-colour detector 波長與相對響應(yīng)度的曲線圖 GaAs AlGaAs continuum “dark current” mechanisms photocurrent bou

6、nd state conduction band energy position cross section TEM 1 2 3 N+ GaAs 注入?yún)^(qū)注入?yún)^(qū) N+ GaAs 收集區(qū)收集區(qū) 暗電流較大，后來Choi等人對此結(jié)構(gòu)進行改進，適當?shù)卦黾?勢壘的厚度和高度，導(dǎo)致引起暗電流的基態(tài)電子隧穿數(shù)目減少 ，從而也提高了探測率。 目標識別目標識別 “庫爾斯克”號內(nèi)裝備先進的“花崗巖”遠程超音速 反艦導(dǎo)彈 紅外制導(dǎo)紅外制導(dǎo) 醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué) 古畫辨認古畫辨認 風(fēng)云二號風(fēng)云二號 A星星 紅外通道: 10.5-12.5 6.2-7.6 分辨率: 5 公里 探測器材料:HgCdTe n dnu VP NEP V VR