13常用光電探測器簡介

1、§ 3常用光電探測器簡介一、光敏電阻光電導效應原理（半導體材料的體效應）一一光電導探測器光照下改變自身的電阻率（光照愈強，器件自身的電阻愈?。┕饷綦娮瑁ü鈱Ч埽┍菊餍凸饷綦娮?一一 一般在室溫下工作適用于可見光和近紅外輻射探測非本征型光敏電阻一一通常在低溫條件下工作常用于中、遠紅外輻射探測1 .光敏電阻的結(jié)構(gòu)和偏置電路以CdS光敏電阻為例電極CdS光假面2 .工作特性（1）光敏響應特性A ACfim)(2)光照特性和伏安特性光照特性曲線1 /(mA)尸(X 10"k)線性伏安特性(3)時間響應特性光敏電阻的響應時間常數(shù)是由電流上升時間tr和衰減時間tf表示的。光敏電阻的響應

2、時間與入射光的照度，所加電壓、負載電阻及照度 變化前電阻所經(jīng)歷的時間(稱為前歷時間)等因素有關。(4)穩(wěn)定特性光敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的變化率，在弱光照和強光照時都較大，而中等光照時,則較小。例：CdS光敏電阻的溫度系數(shù)在10lx照度時約為0;照度高于10lx 時，溫度系數(shù)為正；小于10lx時，溫度系數(shù)反而為負；照度偏離 10lx 愈多，溫度系數(shù)也愈大。另外，當環(huán)境溫度在0+60C的范圍內(nèi)時，光敏電阻的響應速度幾 乎不變；而在低溫環(huán)境下，光敏電阻的響應速度變慢。例如， -30C時的 響應時間約為+20C時的兩倍。光敏電阻的允許功耗，隨著環(huán)境溫度的升高而降低。(5)噪聲特性3 .幾種典型的

3、光敏電阻(1) CdS和 CdSe低造價、可見光輻射探測器光電導增益比較高(103104)響應時間比較長(大約50ms)(2) PbS近紅外輻射探測器波長響應范圍在13.4區(qū)成 峰值響應波長為2m內(nèi)阻(暗阻)大約為1MQ響應時間約200 Hs(3) InSb在77k下，噪聲性能大大改善峰值響應波長為5pm響應時間短(大約50x 10-9s)(4) HgCd-xTe 探測器化合物本征型光電導探測器，它是由HgTe和GdTe兩種材料混在一起 的固溶體，其禁帶寬度隨組分x呈線性變化。當x=0.2時響應波長為814 pm,工作溫度77k,用液氮致冷。4.使用注意事項(1)用于測光的光源光譜特性必須與光

4、敏電阻的光敏特性匹配；(2)要防止光敏電阻受雜散光的影響；(3)要防止使光敏電阻的電參數(shù)(電壓、功耗)超過允許值；(4)根據(jù)不同用途，選用不同特性的光敏電阻。二、硅光電池太陽電池零偏壓pn-光伏探測器一一光伏工作模式一一光電池硅光電池的用途：光電探測器件，電源Rl1,短路電流和開路電壓 光電池等效電路短路電流一一RL=0開路電壓RL=°°單片硅光電池的開路電壓約為 0.450.6V,短路電流密度約為150,2300A/m。測量方法：在一定光功率（例如ikw/m）照射下，使光電池兩端開路，用一高內(nèi)阻直流毫伏表或電位差計接在光電池兩端，測量出開路電壓；在同樣條件下，將光電池兩端

5、用一低內(nèi)阻（小于 1Q）電流表短接, 電流表的示值即為短路電流。2.光譜、頻率響應及溫度特性光電池的頻率特性不太好。在強光照射或聚光照射情況下，必須考慮光電池的工作溫度及散熱 措施。通常Si光電池使用的溫度不允許超過125 C。三、光電二極管反偏電壓pn-光伏探測器一一光導工作模式一一光電二極管1. Si光電二極管(1)結(jié)構(gòu)原理電極(2)光譜響應特性和光電靈敏度（4）伏安特性（4）頻率響應特性頻率特性好，適宜于快速變化的光信號探測。光電二極管的頻率特性響應主要由三個因素決定：（a）光生載流子在 耗盡層附近的擴散時間；（b）光生載流子在耗盡層內(nèi)的漂移時間；（c）與 負載電阻R并聯(lián)的結(jié)電容C所決定的電路時間常數(shù)。2. PIN硅光電二極管3.雪崩光電二極管（APD有源區(qū)n - Ge“二1/ / /_/ / 電極電極SijN*SiOj電設有源區(qū)*3?？趍四、光熱探測器1 .熱敏電阻熱敏電阻由 Mn Ni、Co、Cu氧化物，或 Ge Si、InSb等半導 體材料做成的電阻器，其阻值隨溫度而變化。電阻隨溫度變化的規(guī)律：.R = : T . ：T R式中：T = ：R/（R.：T）稱為熱敏電阻的溫度系數(shù)，g >。稱為正溫度系數(shù)，3 <0稱為負溫度系數(shù)。2 .熱釋電探測器利用熱釋電效應制成的探測器稱為熱釋電探測器。常用熱釋電材料：硫酸三月甘肽（TGS