各種光電探測(cè)器的性能比較和應(yīng)用選擇-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯各種光電探測(cè)器的性能比較和應(yīng)用選擇-基礎(chǔ)電子（1）各種光電探測(cè)器的性能比較

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；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；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。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；外加偏置電壓的是光電二極管、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，光電池不加偏置時(shí)無(wú)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(zhǎng)期工作的穩(wěn)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(yīng)方面，以光電倍增管和CdSe光敏電阻為寬，但光電倍增管響應(yīng)偏紫外方向，而光敏電阻響應(yīng)偏紅外方向。

（2）光電探測(cè)器的應(yīng)用選擇

光電探測(cè)器件的應(yīng)用選擇，實(shí)際上是應(yīng)用時(shí)的一些事項(xiàng)或要點(diǎn)。在很多要求不太嚴(yán)格的應(yīng)用中，可采用任何一種光電探測(cè)器件。不過(guò)在某些情況下，選用某種器件會(huì)更合適些。例如，當(dāng)需要比較大的光敏面積時(shí)，可選用真空光電管，因其光譜響應(yīng)范圍比較寬，故真空光電管普遍應(yīng)用于分光光度計(jì)中。當(dāng)被測(cè)輻射信號(hào)微弱、要求響應(yīng)速度較高時(shí)，采用光電倍增管合適，因?yàn)槠浞糯蟊稊?shù)可達(dá)to＇以上，這樣高的增益可使其信號(hào)超過(guò)輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量，使得對(duì)探測(cè)器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計(jì)變化。因此，在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測(cè)距和閃爍計(jì)數(shù)等方面，光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。

目前，固體光電探測(cè)器用途非常廣。CdS光敏電阻因其成本低而在光亮度控制（如照相自動(dòng)曝光）中得到采用；光電池是固體光電器件中具有光敏面積的器件，它除用做探測(cè)器件外，還可作太陽(yáng)能變換器；硅光電二極管體積小、響應(yīng)快、可靠性高，而且在可見(jiàn)光與近紅外波段內(nèi)有較高的量子效率，困而在各種工業(yè)控制中獲得應(yīng)用。硅雪崩管由于增益高、響應(yīng)快、噪聲小，因而在激光測(cè)距與光纖通信中普遍采用。

為了提高傳輸效率并且無(wú)畸變地變換光電信號(hào)，光電探測(cè)器不僅要和被測(cè)信號(hào)、光學(xué)系統(tǒng)相匹配，而且要和后續(xù)的電子線路在特性和工作參數(shù)上相匹配，使每個(gè)相互連接的器件都處于的工作狀態(tài)。現(xiàn)將光電探測(cè)器件的應(yīng)用選擇要點(diǎn)歸納如下：

①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。

②光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換特性必須和入射輻射能量相匹配。其中首先要注意器件的感光面要和照射光匹配好，因光源必須照到器件的有效位置，如光照位置發(fā)生變化，則光電靈敏度將發(fā)生變化。如光敏電阻是一個(gè)可變電阻，有光照的部分電阻就降低，必須使光線照在兩電極間的全部電阻體上，以便有效地利用全部感光面。光電二極管、光電三極管的感光面只是結(jié)附近的一個(gè)極小的面積，故一般把透鏡作為光的入射窗，要把透鏡的焦點(diǎn)與感光的靈敏點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。一股要使入射通量的變化中心處于檢測(cè)器件光電特性的線性范圍內(nèi)，以確保獲得良好的線性輸出。對(duì)微弱的光信號(hào)，器件必須有合適的靈敏度，以確保一定的信噪比和輸出足夠強(qiáng)的電信號(hào)。

③光電探測(cè)器必須和光信號(hào)的調(diào)制形式、信號(hào)頻率及波形相匹配，以保證得到?jīng)]有頻率失真的輸出波形和良好的時(shí)間響應(yīng)。這種情況主要是選擇響應(yīng)時(shí)間短或上限頻率高的器件，但在電路上也要注意匹配好動(dòng)態(tài)參數(shù)。

④光電探測(cè)器必須和輸入電路在電特性上良好地匹配，以保證有足夠大的轉(zhuǎn)換系數(shù)、