光電探測題目匯總

1、 能帶結(jié)構(gòu)圖和IO曲線圖的解釋。答：？ 整流結(jié)和歐姆接觸答：整流效應(yīng)：某些硫化物的電導(dǎo)與所加電場的方向有關(guān)，即它的導(dǎo)電有方向性，在它兩端加一個正向電壓，它是導(dǎo)通的；如果把電壓極性反過來，它就不導(dǎo)電，這就是半導(dǎo)體的整流效應(yīng)。歐姆接觸：是指金屬與半導(dǎo)體的接觸，而其接觸面的電阻值遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體本身的電阻，使得組件操作時，大部分的電壓降在活動區(qū)而不在接觸面。歐姆接觸在金屬處理中應(yīng)用廣泛，實現(xiàn)的主要措施是在半導(dǎo)體表面層進(jìn)行高摻雜或者引入大量復(fù)合中心。歐姆接觸指的是它不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，而且不會使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變。 為什么紅外材料不能探測紫外線？為什么紫外材料能探測紅外光？（紅外寬

2、，同時能量，紫外的數(shù)目會減少 第一章）答：1.紅外材料的禁帶寬度較窄，對波長短的紫外光不敏感。2.因為紫外材料是寬禁帶材料其較寬的帶隙對藍(lán)綠光或紫外光非常敏感？ 紫外，分類和答：（1）光導(dǎo)型紫外探測器（2）肖特基勢壘紫外探測器（3）msm型紫外探測器（4）PN結(jié)型紫外探測器（5）pin結(jié)紫外探測器（第二章） 寬禁帶和窄禁帶材料的特點？答：寬帶隙定義：寬帶隙即帶隙大（ Eg 2.3eV），即是從價帶躍遷到導(dǎo)帶需要的能量高。特點：1.禁帶寬度大2.熱導(dǎo)率很高3.擊穿電場高4.電子飽和漂移速率大5.化學(xué)穩(wěn)定性好6抗輻射能力極佳。窄帶隙定義：寬帶隙即帶隙小（ Eg 2.3eV），即是從價帶躍遷到導(dǎo)帶需

3、要的能量比較低一些。特點：1.禁帶寬度窄2.窄禁帶半導(dǎo)體材料電學(xué)特性往往也較差。例如，因為載流子的熱激發(fā)，其暗電流通常較大。第四章 時間延遲積分，為什么要？怎么積分?有什么好處?答：？ SPRITE紅外探測器的工作原理以及其改善（1.光生載流子多少2.電壓作用下）答：SPRITE紅外探測器件利用紅外圖像掃描速度等光生載流子雙極漂移速度這一原理實現(xiàn)了在探測器內(nèi)進(jìn)行信號延遲、疊加，從而簡化了信息處理電路。有一穩(wěn)定的非常窄的小的光信號照射在樣品上，x=0處樣品中產(chǎn)生的非平衡載流子在樣品兩端加電壓作用下，光生載流子要經(jīng)過產(chǎn)生、復(fù)合、擴(kuò)散、漂移等過程，其濃度變化遵循連續(xù)性方程。第四章第二頁 光電導(dǎo)，光伏

4、，MIS，肖特基勢壘的工作機(jī)理，結(jié)構(gòu)，能帶？答：1.光電導(dǎo)：工作機(jī)理：光電導(dǎo)探測器是利用半導(dǎo)體中電子吸收入射光子后產(chǎn)生電導(dǎo)率變化以輸出電信號的器件。能帶圖：圖一是本征吸收:價帶中的電子吸收有足夠能量的入射光子躍遷到導(dǎo)帶產(chǎn)生電子空穴對，使半導(dǎo)體的載流子密度發(fā)生變化，從而使半導(dǎo)體的電導(dǎo)發(fā)生變化(增加),這個過程稱為本征激發(fā)過程。此時入射輻射的長波紅限為: 工作電路結(jié)構(gòu)：圖中Rd 為光電導(dǎo)器件， RL為負(fù)載電阻， v為電源端電壓，若半導(dǎo)體為矩形體薄片，如圖7(b)所示，材料均勻，信號入射輻射波長為，總功率為PS ，背景輻射總功率為Pb。 圖二是非本征吸收：圖中Et為雜質(zhì)能級，Et為雜質(zhì)能級(圖中為受

5、主)的電離能。入射光將價帶電子激發(fā)到雜質(zhì)能級(受主)或?qū)㈦s質(zhì)能級(施主)的電子激發(fā)到導(dǎo)帶, 會產(chǎn)生半導(dǎo)體載流子數(shù)目變化，進(jìn)而使電導(dǎo)率變化稱為非本征光電導(dǎo)。圖三是自由載流子光電導(dǎo)探測器吸收入射光子后并不引起載流子數(shù)目變化，而是激發(fā)載流子到高能級引起載流子的遷移率變化。2.光伏：工作原理：利用半導(dǎo)體P-N 結(jié)受光照射后產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)的器件。能帶：光照前P-N結(jié)兩側(cè)(P型區(qū)和N 型區(qū))費米能級平衡，結(jié)合處產(chǎn)生勢壘區(qū)(層)，勢壘層中存在電場(電勢梯度)；光照后，入射光在勢壘層附近P型區(qū)本征激發(fā)的電子擴(kuò)散到勢壘區(qū)，即被勢壘層電場拉到N型區(qū)。產(chǎn)生自N型區(qū)向P型區(qū)的電流。其結(jié)果使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，P

6、區(qū)和N區(qū)間產(chǎn)生電勢差V。若在外部使P型區(qū)和N型區(qū)經(jīng)外電路連接起來，就會在外電路中產(chǎn)生自P 區(qū)流到N區(qū)的電流。結(jié)構(gòu)：3.MIS:？4.肖特基探測器：工作原理：肖特基勢壘探測器是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的勢壘受光照射后產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)的探測器。能帶：硅化物中的空穴到達(dá)半導(dǎo)體的勢壘高度為ms，小于硅的禁帶寬度。光子能量小于硅禁帶寬度的紅外輻射透過硅襯底，在硅化物中被吸收，激發(fā)硅化物中的空穴越過肖特基勢壘，在勢壘區(qū)電場作用下移到P-Si區(qū)，使兩側(cè)產(chǎn)生電勢差，即產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)。 HgcdTe的量子井比較？答：？ 為什么Ptsi的量子效應(yīng)低？（帶隙？）如何提高其量子效應(yīng)？答：？提高量子效率方法：(1)薄

7、PtSi膜(2l0nm)；(2)光學(xué)共振腔；(3)P型硅襯底背面加抗反射層(器件采用背面進(jìn)光模式)。實踐證明，上述改進(jìn)措施使量子效率得到了大幅度提高。1量子井的原理答：量子阱由一半導(dǎo)體薄層(厚度通常小于15nm)兩側(cè)分別包裹一層禁帶寬度相對較寬的半導(dǎo)體勢壘層構(gòu)成的。不像半導(dǎo)體體材料中的連續(xù)電子態(tài)，在量子阱中電子是分布在若干個分立能級上。通過調(diào)整量子阱層的寬度和化學(xué)組分，可控制阱中的能級數(shù)、能量位置以及它們之間的間隔。吸收光子的能量對應(yīng)于量子阱中的能級間隔。因而可實現(xiàn)從中紅外到遠(yuǎn)紅外的輻射探測。電子從導(dǎo)帶一個能級躍遷到導(dǎo)帶另一個能級被稱為子帶間躍遷。2.硅探測器的優(yōu)點和局限性答：？3.THz波長30um-3000um4.紅外焦平面為什么需要制冷答：？5.熱釋電，熱敏電阻型，定向定性，定量的工作原理并提高它的性能。答：熱釋電器件：一種利用熱釋電效應(yīng)制成的熱探測器件。當(dāng)太赫茲輻射照射到已有自發(fā)極化強(qiáng)度的熱釋電晶體上時，引起晶體的溫度升高，而導(dǎo)致表面電荷減少，這相當(dāng)于“釋放”了一部分電荷，釋放的電荷可以用放大器轉(zhuǎn)變成輸出電壓。如果紅外輻射繼續(xù)照射使晶體的溫度升高到新的平衡值，那么這時候表面電荷也就達(dá)到新的平衡濃度，不再釋放電荷，也就不再有輸出信號。熱釋電探測器的電極面積為Ad，P