光辐射探测器VIP免费

第三章光辐射探测器第三章光辐射探测器3.13.1光辐射探测器的理论基础光辐射探测器的理论基础﹡﹡光热效应光热效应﹡﹡光电效应光电效应3.23.2光热探测器光热探测器3.33.3光电探测器光电探测器光电导器件光电导器件结型光电器件结型光电器件光电发射器件光电发射器件引言引言一一..概念概念光辐射探测技术光辐射探测技术：把被调制的光信号转换成电信：把被调制的光信号转换成电信号并将信息提取出来的技术号并将信息提取出来的技术光探测过程可以形象地称为光频解调。光探测过程可以形象地称为光频解调。光电探测器：对各种光辐射进行接收和探测的器件光电探测器光辐射量电量热探测器光子探测器光电倍增管二二..历史历史::18731873年年:Smith,May::Smith,May:发现光电效应发现光电效应Simens:Simens:光电池光电池19091909年：年：Richtmeyer:Richtmeyer:奠定光电管的基础奠定光电管的基础19331933年：年：Zworkyn:Zworkyn:发明光电摄像管发明光电摄像管19501950年：年：Weimer:Weimer:制出光导摄像管制出光导摄像管19701970年：年：Boyle:Boyle:发明发明CCDCCD探测器件热电探测元件光子探测元件气体光电探测元件三、分类外光电效应内光电效应非放大型放大型光电导探测器光磁电探测器光生伏特探测器真空光电管充气光电管光电倍增管像增强器摄像管变像管本征型光敏电阻掺杂型红外探测器非放大放大型光电池光电二极管光电三极管光电场效应管雪崩型光电二极管3.1光辐射探测器的理论基础光辐射探测器的物理效应主要是光热效应和光电效应。3.1.1光热效应当光照射到理想的黑色吸收体上时，黑体将对所有波长的光能量全部吸收，并转换为热能，称为光热效应。热能增大，导致吸收体的物理、机械性能变化，如：温度、体积、电阻、热电动势等，通过测量这些变化可确定光能量或光功率的大小，这类器件统称为光热探测器。光热探测器对光辐射的响应有两个过程：•器件吸收光能量使自身温度发生变化•把温度变化转换为相应的电信号共性个性光热探测器的最大特点是：1、从紫外到40μm以上宽波段范围，其响应灵敏度与光波波长无关，原则上是对光波长无选择性探测器。2、受热时间常数的制约，响应速度较慢。应用：在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线辐射的探测。探测器遵从的热平衡方程：TGdtTdCtt)(设入射光的表达式为：)1(0tje代入热平衡方程，得到：000)(TGdtTdCtttjtteTGdtTdC0)(解得：tGT00器件的平均温升器件随频率ω的交变温升)(2/1220)1(tjtteGT式中，tttttRCGC是器件的热时间常数。)(tarctg表明器件温升滞后于辐射功率的变化。因此，光热探测器常用于低频调制辐照场合。设计时应尽力降低器件的热时间常数，主要是减少器件的热容量。3.1.2光电效应光电效应是物质在光的作用下释放出电子的物理现象。分为:光电导效应光伏效应光电发射效应3.1.2.1半导体中的载流子载流子:能参与导电的自由电子和自由空穴。载流子浓度:单位体积内的载流子数。I:iinpN:nnnp>P:ppnp<室温下DnNn（施主浓度）全电离时ApNp（受主浓度）一、热平衡状态下的载流子浓度由（1.26）式，kTEEfeEf/)(11)(]/)([kTEEcfceNn]/)([kTEEvvfeNp可得出：kTEvckTEEvcgvceNNeNNnp//)(上式表明：禁带愈小，温度升高，np就愈大，导电性愈好。在本征半导体中，kTEvciigeNNpn2/2/1)(2innp平衡态判据则有可得出，少子浓度：AipNnn2DinNnp2二、非平衡状态下的载流子半导体受光照、外电场作用，载流子浓度就要发生变化，这时半导体处于非平衡态。载流子浓度对于热平衡时浓度的增量，称为非平衡载流子。半导体材料吸收光子能量而转换成电能是光电器件工作的基础。1.半导体对光的吸收本征吸收gEhgEch或gccEchhc为长波限。杂质吸收h电离能gE半导体对光的吸收主要是本征吸收c<2.光生载流子半导体受光照射而产生的非平衡载流子。pn约为1010cm-3;多子浓度约为31510cm少子浓度约为3410cm而...