光电子技术课件十二：光辐射的探测技VIP专享VIP免费

1光电子技术学课件之十二：——第四章光辐射的探测技术（2）§2光电探测器的性能参数§4常用光电探测器简介（1）制作者：赣南师范学院物理与电子信息学院：王形华2光电探测器的性能参数光电探测器和其它器件一样，有一套根据实际需要而制定的特性参数，用于评价探测器的性能优劣。光电探测器的性能参数主要的有：积分灵敏度R，光谱灵敏度Rλ，频率灵敏度Rf，量子效率η，通量阈Pth和噪声等效功率NEP，归一化探测度D*等。3一、积分灵敏度R灵敏度也常称作响应度，它是光电探测器光电转换特性的量度。光电流（或光电压u）和入射光功率P之间的关系称为探测器的光电特性。i)(Pfi4灵敏度R定义为这个曲线的斜率：)/()(WAPidPdiRi线性区内)/()(WVPudPduRu线性区内Ri——电流灵敏度（积分电流灵敏度）Ru——电压灵敏度（积分电压灵敏度）5二、光谱灵敏度RλdPiR定义：相对光谱灵敏度：mRRs/光电探测器和入射光功率的光谱匹配非常重要。参见教材114面图4-6。如果是常数，则相应的探测器为无选择性探测器，如：光热探测器；反之，则为选择性探测器，如光子探测器。RmR是指的最大值，对应的波长称为峰值波长。6三、频率灵敏度Rf（响应频率fc和响应时间）如果入射光是强度调制的，在其他条件不变下，光电流将随调制频率f的升高而下降，这时的灵敏度称为频率灵敏度Rf。fi:20)2(1fRRf探测器的响应时间或时间常数，由材料、结构和外电路决定。,)2(1,20fiiPiRfff）。止频率（此时截流，频率为零时对应的光电000707.02/:2/1:RRRficfc7四、量子效率ηiReh光谱量子效率：iRehc量子效率表示探测器吸收的光子数和激发的电子书之比。dtdndtdn光电)()(tPhveti8五、通量阈Pth和噪声等效功率NEP通量阈——探测器所能探测的最小光信号功率)(wRiPinth定义通量阈：在。刚刚能探测到光信号存时，等于噪声电流通常认为当信号光电流nsii9噪声等效功率NEP——单位信噪比时的信号光功率。信噪比SNR定义为：电压信噪比电流信噪比nsnsuuSNRiiSNR),()(1)(1)(wPPPNEPuiSNRsSNRsth噪声等效功率：信号的能力越强。测器探测微弱噪声等效功率越小，探10六、归一化探测度D*(读作D星)探测度D：1/1WNEPD探测器光敏面积A和测量带宽△f对D值影响大。探测器的噪声功率————fN2/1fin2/1fD探测器的噪声功率——————AN2/1Ain2/1AD11定义归一化探测度：WHzcmfADD/2/1给出D*值时注明响应波长λ、光辐射调制频率f及测量带宽△f,即D*(λ,f,f△)。12七、其它参量光电探测器还有其它一些参量，在使用时必须注意到。主要的有：光敏面积、探测器电阻、电容、工作电压、工作电流、温度、光照功率范围等。13§3光电探测器的噪声依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。（自学）14§4常用光电探测器简介一、光敏电阻光电导效应原理（半导体材料的体效应）——光电导探测器光照下改变自身的电阻率（光照愈强,器件自身的电阻愈小）——光敏电阻（光导管）本征型光敏电阻——一般在室温下工作适用于可见光和近红外辐射探测非本征型光敏电阻——通常在低温条件下工作常用于中、远红外辐射探测151.光敏电阻的结构和偏置电路以CdS光敏电阻为例162.工作特性（1）光敏响应特性17（2）光照特性和伏安特性光照特性曲线18线性伏安特性19（3）时间响应特性光敏电阻的响应时间常数是由电流上升时间和衰减时间表示的。光敏电阻的响应时间与入射光的照度，所加电压、负载电阻及照度变化前电阻所经历的时间（称为前历时间）等因素有关。20（4）稳定特性光敏电阻的阻值随温度变化而变化的变化率,在弱光照和强光照时都较大,而中等光照时,则较小。例：CdS光敏电阻的温度系数在10lx照度时约为0；照度高于10lx时，温度系数为正；小于10lx时，温度系数反而为负；照度偏离10lx愈多，温度系数也愈大。另外，当环境温度在0～+60℃的范围内时，光敏电阻的响应速度几乎不变；而在低温环境下，光敏电阻的响应速度变慢。例如，-30℃时的响应时间约为...