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光電探測(cè)器工作原理

光電探測(cè)器的基本工作機(jī)理包括三個(gè)過(guò)程：(1)光生載流子在光照下產(chǎn)生;(2)載流子擴(kuò)散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。當(dāng)探測(cè)器表面有光照射時(shí)，如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv，則價(jià)帶電子可以躍遷到導(dǎo)帶形成光電流。紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)是一種比較常見(jiàn)的光電探測(cè)器，它通過(guò)感應(yīng)身體發(fā)出的紅外光，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的開(kāi)關(guān)。

當(dāng)光在半導(dǎo)體中傳輸時(shí)，光波的能量隨著傳播會(huì)逐漸衰減，其原因是光子在半導(dǎo)體中產(chǎn)生了吸收。半導(dǎo)體對(duì)光子的吸收的吸收為本征吸收，本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。通過(guò)測(cè)試半導(dǎo)體的本征吸收光譜除了可以得到半導(dǎo)體的禁帶寬度等信息外，還可以用來(lái)分辨直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體。本征吸收導(dǎo)致材料的吸收系數(shù)通常比較高，由于半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)所以半導(dǎo)體具有連續(xù)的吸收譜。從吸收譜可以看出，當(dāng)本征吸收開(kāi)始時(shí)，半導(dǎo)體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對(duì)于硅材料，由于其是間接帶隙材料，與三五族材料相比躍遷幾率較低，因而只有非常小的吸收系數(shù)，同時(shí)導(dǎo)致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。直接帶隙材料的吸收邊比間接帶隙材料陡峭很多，如圖 畫(huà)出了幾種常用半導(dǎo)體材料(如 GaAs、InP、InAs、Si、Ge、GaP 等材料)的入射光波長(zhǎng)和光吸收系數(shù)、滲透深度的關(guān)系。1、光子探測(cè)器光子探測(cè)器的工作原理是基于光電效應(yīng)，入射的光子和材料中的電子發(fā)生相互作用，若產(chǎn)生的光電子逸出材料表面，則稱(chēng)為外光電效應(yīng)。

光電探測(cè)器的概述

光電子件：光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型（外光電效應(yīng)）探測(cè)器件。其主要特點(diǎn)是，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快和噪聲小，是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益，特別適于探測(cè)微弱光信號(hào)；特別提醒:檢針機(jī)不能應(yīng)用于食品行業(yè)，因?yàn)闄z針機(jī)主要靠物理磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)磁力檢測(cè)，(檢針機(jī)的探測(cè)頭里面是磁鐵)，檢針機(jī)的靈敏度會(huì)隨著磁鐵的磁性減弱而降低，所以這款設(shè)備使用壽命較短，再加上檢針機(jī)只能檢測(cè)鐵金屬，市場(chǎng)上面臨淘汰的局面。但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作電壓高，體積較大。光電倍增管一般用于測(cè)弱輻射而且響應(yīng)速度要求較高的場(chǎng)合，如人造的激光測(cè)距儀、光雷達(dá)等。

CdS和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見(jiàn)光波段用得的兩種光敏電阻；硫化鉛PbS光敏電阻是工作于大氣個(gè)紅外透過(guò)窗口的主要光敏電阻，室溫工作的PbS光敏電阻響應(yīng)波長(zhǎng)范圍1.0～3.5微米，峰值響應(yīng)波長(zhǎng)2.4微米左右；銻化銦InSb光敏電阻主要用于探測(cè)大氣第二個(gè)紅外透過(guò)窗口，其響應(yīng)波長(zhǎng)3～5μm；在動(dòng)態(tài)特性（即頻率響應(yīng)與時(shí)間響應(yīng)）方面，以光電倍增管和光電二極管（尤其是PIN管與雪崩管）為好。碲鎘器件的光譜響應(yīng)在8～14微米，其峰值波長(zhǎng)為10.6微米，與CO2激光器的激光波長(zhǎng)相匹配，用于探測(cè)大氣第三個(gè)窗口（8～14微米）。

光電探測(cè)器

光電探測(cè)器是一種利用光電效應(yīng)將輻射能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，是光電系統(tǒng)的重要組成部分。光電探測(cè)器的發(fā)展歷史由來(lái)已久，早在一百八十多年前，人們就已經(jīng)發(fā)明了熱電偶。由于光電探測(cè)器件在和人民生活中有重要的應(yīng)用，其發(fā)展非常迅速。光電探測(cè)器利用被照射材料由于輻射的關(guān)系電導(dǎo)率發(fā)生改變的物理特點(diǎn)，用途比較廣泛，主要應(yīng)用在軍事及國(guó)名經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域上。77K或更低溫度下工作,探測(cè)度可達(dá)1010厘米·瓦-1·赫以上。

光電探測(cè)器的選擇要點(diǎn)

光電探測(cè)器必須和輻射信號(hào)源及光學(xué)系統(tǒng)在光譜特性上相匹配。如果測(cè)量波長(zhǎng)是紫外波段，則選用光電倍增管或?qū)ｉT(mén)的紫外光電半導(dǎo)體器件;如果信號(hào)是可見(jiàn)光，則可選用光電倍增管、光敏電阻和Si光電器件;如果是紅外信號(hào)，則選用光敏電阻，近紅外選用Si光電器件或光電倍增管。現(xiàn)將光電探測(cè)器件的應(yīng)用選擇要點(diǎn)歸納如下：光電探測(cè)器必須和輻射信號(hào)源及光學(xué)系統(tǒng)在光譜特性上相匹配。

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