光電檢測技術(shù)與光纖基礎(chǔ)課件：硅光電三極管（集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏）

1、13.3.2 硅光電三極管（集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏）bceUbNN+PIdIP集成光電三極管：EPE內(nèi)E外23.3.3 硅光電三極管與硅光電二極管特性比較1.光照特性2.伏安特性電流量級零偏時電流線性電流放大主要表現(xiàn)為4個方面：33.溫度特性4.頻率響應(yīng)特性光電流暗電流有電流放大作用，所以光電三極管的光電流和暗電流都大的多，必要時可采用溫控或電路補償主要取決于結(jié)電容Cj和負(fù)載電阻RL時間常數(shù)小于0.1s時間常數(shù)長達(dá)510s取決于發(fā)射結(jié)電容C、RL和光生載流子的基區(qū)渡越時間43.4 結(jié)型光電器件的放大電路3.4.1 結(jié)型光電器件與放大三極管的連接3.4.2 光電器件與集成運算放大器的連接硅管硅管

2、鍺管53.5 特殊結(jié)型光電二極管3.5.1 象限探測器缺點：由于表面分割，從而產(chǎn)生死區(qū)若光斑落入一個象限，則無法判斷輸光斑的準(zhǔn)確位置受光強變化的影響，分辨率不高每個區(qū)域相當(dāng)于一個光電二極管它們應(yīng)有相同的轉(zhuǎn)換效率63.5.2 PIN型光電二極管優(yōu)點：耗盡層厚度變大，結(jié)電容變小，響應(yīng)時間變小,最高可達(dá)0.1ns耗盡層厚度變大，增大了對光的吸收和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域增加了對長波的吸收，提高了長波靈敏度，0.41.1m可承受較高的反向偏壓，線性范圍變寬1. 普通PIN型光電二極管72. 特殊結(jié)構(gòu)的PIN型光電二極管-光電位置傳感器（PSD）PNxALLI123I1）一維PSD123IPI1I282）二維PSD

3、a.兩面分離型PSDIPb.表面分離型PSDxxyyIPxxyy9c. 改進(jìn)型表面分離型PSD3）PSD轉(zhuǎn)換放大電路104）光電位置傳感器的特征和用途對光斑形狀無嚴(yán)格要求，只與光的能量重心有關(guān)光敏面無死區(qū)，可連續(xù)測量光斑位置，分辨率高，可達(dá)0.2m可同時檢測位置和光強，因PSD輸出總電流與入射光強有關(guān)被廣泛的應(yīng)用于激光束的監(jiān)控（對準(zhǔn)、位移和振動），平面度檢測、一維長度檢測，二維位置檢測系統(tǒng)5）注意事項注意光譜匹配11所加反偏電壓不要過大或過小 注意使用PSD時的環(huán)境溫度過小會減小會影響響應(yīng)頻率過大會反向擊穿注意位置測量誤差123.5.3 雪崩光電二極管（APD）-高反向電壓下工作的光敏二極管，

4、強電場加速了光生載流子的速度，大量產(chǎn)生二次載流子對，形成雪崩倍增效應(yīng)，有電流放大作用。適合0.81.1m弱光的探測特征：靈敏度高，電流增益可達(dá)102103響應(yīng)速度快，只有0.5ns，響應(yīng)頻率可達(dá)100GHZ噪聲等效功率很小，約為10-15W反向偏壓高，可達(dá)200V廣泛應(yīng)用于光纖通訊、弱信號檢測、激光測距等領(lǐng)域133.5.4 紫外光電二極管1. 藍(lán)、紫增強型硅光電二極管2. 肖特基結(jié)光電二極管采用淺PN結(jié)的結(jié)構(gòu)肖特基是金屬與半導(dǎo)體接觸形成的：n型半導(dǎo)體表面上覆蓋一層極薄的金屬膜（能透光），所以在表面處形成結(jié)區(qū)?？梢钥闯墒墙Y(jié)深為零、表面覆蓋著薄而透明金屬膜的PN結(jié)光譜范圍在：1901100nm紫外

5、光電二極管廣泛應(yīng)用于：火災(zāi)探測、激光輻射探測、天文物理研究、光譜學(xué)、醫(yī)學(xué)生物等研究中。143.5.5 半導(dǎo)體色敏器件根據(jù)人眼視覺的三色原理，利用不同結(jié)深的光電二極管對各種波長的光譜響應(yīng)率不同的現(xiàn)象制成的1.工用原理15I0二極管反向飽和電流T=300K，q為電子電量2.雙結(jié)硅色敏器件的檢測電路R1R2對數(shù)運算放大器電壓輸出16R1R2A2B2A1B1I2I117由雙結(jié)二極管只能識別單一波長（顏色），發(fā)展了復(fù)色光測量的色敏器件：應(yīng)用：工業(yè)上-自動檢測紙，紙漿、染料的顏色等醫(yī)學(xué)上-測定皮膚、牙齒的顏色其它-電視機彩色調(diào)整，商品顏色及代碼的讀取等通過測量R、G、B對應(yīng)的二極管輸出的電流來識別物體的顏

6、色183.6 結(jié)型光電器件的應(yīng)用實例 -光電耦合器件光電耦合器件：發(fā)光器件與光接收器件組合的一種元件，發(fā)光器件常采用發(fā)光二極管接收器件常采用光電二極管、光電三極管及光集成電路等。它以光作為媒介把輸入端的電信號耦合到輸出端-也稱為光電耦合器。體積小、壽命長、無觸點、抗干擾能力強、輸出和輸入之間隔離、可單向傳輸信號。有時還可取代繼電器、變壓器、斬波器已被廣泛應(yīng)用于：隔離電路、開關(guān)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、邏輯電路及長線傳輸、高壓控制、線性放大、電平匹配等193.6.1 光電耦合器件的分類、結(jié)構(gòu)和用途分類-光電隔離器：在電路之間傳送信息，實現(xiàn)電路間的電氣隔離和消除噪聲影響等光傳感器：用于檢測物體的有無狀態(tài)或位置1.光電隔離器發(fā)光器件和光接收器件組裝在同一管殼中，兩者的管心相對、互相靠過，除光路部分外，其它部分完全遮光就構(gòu)成了隔離器202.光傳感器可檢測物體的數(shù)目、長度、也可應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中，在高速印刷中用作定時控制和位置控制，在傳真機、復(fù)印機中用于對紙的檢測或圖像色彩濃度的調(diào)整通過透過光的通斷來判斷物體的數(shù)量和有無透過型：自動報警反射型：各種機械運程的行程限制液面位置的行程限制LED光電探測器液面213.6.1 光電耦合器件的基本電路1.發(fā)光二極管的驅(qū)動電路2.輸出電路22幾個問題光電探測器中