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發布時間:2021-01-15 05:22  
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光電探測器相關內容
紅外探測器的時間常數比光敏電阻小得多,探測器的時間常數一般為50~500微秒,HgCdTe探測器的時間常數在10-6~10-8秒量級。紅外探測器有時要探測非常微弱的輻射信號,例如10-14 瓦;輸出的電信號也非常小,因此要有專門的前置放大器。在動態特性(即頻率響應與時間響應)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;在光電特性(即線性)方面,以光電倍增管、光電二極管和光電池為好;在靈敏度方面,以光電倍增管、雪崩光電二極管、光敏電阻和光電三極管為好。值得指出的是,靈敏度高不一定就是輸出電流大,而輸出電流大的器件有大面積光電池、光敏電阻、雪崩光電二極管和光電三極管;光信號轉換為電信號主要基于材料的光電效應,愛因斯坦因為利用光量子理論成功解釋了光電效應而獲得了1921年的諾貝爾物理學獎。外加偏置電壓低的是光電二極管、光電三極管,光電池不需外加偏置;在暗電流方面,光電倍增管和光電二極管小,光電池不加偏置時無暗電流,加反向偏置后暗電流也比光電倍增管和光電二極管大;長期工作的穩定性方面,以光電二極管、光電池為,其次是光電倍增管與光電三極管;在光譜響應方面,以光電倍增管和CdSe光敏電阻為寬,但光電倍增管響應偏紫外方向,而光敏電阻響應偏紅外方向。
光電探測器噪聲分類
1、噪聲:由于光電探測器在光輻射作用或熱激發下,光電子或載流子隨機產生造成的。存在于真空發射管和半導體器件中,屬于白噪聲。
2、熱噪聲:暗電流大小與偏壓、溫度及反向飽和電流密切相關。PN結外加正向偏壓,暗電流隨外加電壓增大成指數急劇增大,遠大于光電流,因此加正偏壓無意義。PN結外加反向偏壓,暗電流隨反向偏壓增大有所增大,*后等于反向飽和電流,其值遠小于光電流。光電探測器功能現下的金屬探測器除了基本的探測警報功能外,一般都會提供許多各廠商精心研發的特殊功能,如:地表平衡的功能:以利機器正確比對是否發現金屬物而非干擾。
3、產生-復合噪聲:半導體中載流子產生與復合的隨機性而引起的載流子濃度的起伏。與噪聲本質相同,都是由于載流子隨機起伏所致,所以有時將該噪聲歸并為噪聲。不是白噪聲,低頻限噪聲。是光電探測器的主要噪聲源。
4、1/f噪聲:(又稱電流噪聲、閃爍噪聲或過剩噪聲),低頻噪聲,幾乎所有探測器都存在。探測器表面工藝狀態對該噪聲影響很大。頻譜近似與頻率成反比。主要出現在1kHz以下的低頻區,工作頻率大于1kHz時,與其他噪聲相比可忽略。
5、倍增噪聲:光電倍增管
6、雪崩噪聲:雪崩光電二極管
7、溫度噪聲:熱探測器本身吸收和傳導等熱交換引起的溫度起伏。
光電探測器的性能比較
①光電探測器動態特性(即頻率響應與時間響應)方面,以光電倍增管和光電二極管(尤其是PIN管與雪崩管)為較好;
②光電探測器光電特性(即線性)方面,以光電倍增管、光電二極管和光電池為較好;
③光電探測器靈敏度方面,以光電倍增管、雪崩光電二極管、光敏電阻和光電三極管為較好。值得指出的是,靈敏度高不一定就是輸出電流大,而輸出電流大的器件有大面積光電池、光敏電阻、雪崩光電二極管和光電三極管;
④光電探測器外加偏置電壓較低的是光電二極管、光電三極管,光電池不需外加偏置;
⑤光電探測器暗電流方面,光電倍增管和光電二極管較小,光電池不加偏置時無暗電流,加反向偏置后暗電流也比光電倍增管和光電二極管大;
⑥光電探測器長期工作的穩定性方面,以光電二極管、光電池為較好,其次是光電倍增管與光電三極管;
⑦光電探測器光譜響應方面,以光電倍增管和CdSe光敏電阻為較寬,但光電倍增管響應偏紫外方向,而光敏電阻響應偏紅外方向。
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