光輻射的探測技術詳解演示文稿

光輻射的探測技術詳解演示文稿1本文檔共130頁；當前第1頁；編輯于星期五\23點14分優(yōu)選光輻射的探測技術2本文檔共130頁；當前第2頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應1.光子效應和光熱效應

光子效應概念

特點：頻率選擇性、響應速度快效應相應的探測器外光電效應(1)光陰極發(fā)射光電子光電管(2)光電子倍增打拿極倍增通道電子倍增光電倍增管像增強管內(nèi)光電效應(1)光電導(本征和非本征)光導管或光敏電阻(2)光生伏特pn結和pin結(零偏)pn結和pin結(反偏)雪崩肖特基勢壘光電池光電二極管雪崩光電二極管肖特基勢壘光電二極管(3)光電磁光子牽引光電磁探測器光子牽引探測器分類3本文檔共130頁；當前第3頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應1.光子效應和光熱效應

光熱效應概念特點：對光波頻率的選擇性相對較小；響應速度一般比較慢；容易受環(huán)境溫度變化的影響。效應相應的探測器(1)測輻射熱計負電阻溫度系數(shù)正電阻溫度系數(shù)超導熱敏電阻測輻射熱計金屬測輻射熱計超導遠紅外探測器(2)溫差電熱電偶、熱電堆(3)熱釋電熱釋電探測器(4)其它高萊盒、液晶等分類4本文檔共130頁；當前第4頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應2.光電發(fā)射效應概念：光電發(fā)射效應光電發(fā)射體光陰極愛因斯坦方程：光電發(fā)射效應發(fā)生的條件：或由產(chǎn)生光電發(fā)射的入射光波的截止波長：5本文檔共130頁；當前第5頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應2.光電發(fā)射效應6本文檔共130頁；當前第6頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應3.光電導效應光電導效應半導體材料的電導半導體和金屬的導電機構在熱平衡下，單位時間內(nèi)熱生載流子的產(chǎn)生數(shù)目正好等于因復合而消失的數(shù)目。因此在導帶和滿帶中維持著一個熱平衡的電子濃度n和空穴濃度p，它們的平均壽命分別用n和p表示。無論何種半導體材料，下式一定成立，即在外電場E作用下，載流子產(chǎn)生漂移運動，形成電流。7本文檔共130頁；當前第7頁；編輯于星期五\23點14分漂移速度v和電場E之比定義為載流子遷移率，即載流子的漂移運動效果用半導體的電導率描述:半導體材料的電導遷移率的物理意義是載流子在單位電場中的遷移速度。半導體的電導：電阻：8本文檔共130頁；當前第8頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應3.光電導效應光電導產(chǎn)生原理；條件；長波限；光電導效應的原理和電流增益對本征情況，若光輻射每秒產(chǎn)生電子-空穴對N9本文檔共130頁；當前第9頁；編輯于星期五\23點14分半導體的電導：電導率:光生載流子(非平衡載流子):eN表示光輻射每秒鐘激發(fā)的電荷量；由于G的增量將使外回路電流產(chǎn)生增量i，即——光電導體的電流增益以N型半導體為例：光電導效應的原理和電流增益渡越時間、意義10本文檔共130頁；當前第10頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應4.光伏效應光導現(xiàn)象是半導體材料的體效應；光伏現(xiàn)象是半導體材料的“結”效應。pn結的零偏狀態(tài)；pn結的正向偏置；pn結的反向偏置；pn結的伏安特性：零偏狀態(tài)下pn結的結電阻：Pn結在無光照射時的情況11本文檔共130頁；當前第11頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應4.光伏效應如光照p區(qū)，激發(fā)出光生電子-空穴對，由于p區(qū)的多數(shù)載流子是空穴，光照前熱平衡空穴濃度本來就比較大。因此光生空穴對p區(qū)空穴濃度影響很小，但光生電子對p區(qū)的電子濃度影響很大，從p區(qū)表面（吸收光能多、光生電子多）向區(qū)內(nèi)自然形成電子擴散趨勢。如果p區(qū)的厚度小于電子擴散長度，那么大部分光生電子都能擴散進pn結，一進入pn結，就被內(nèi)電場掃向n區(qū)。這樣，光生電子空穴對就被內(nèi)電場分離開來，空穴留在p區(qū)，電子通過擴散流向n區(qū)。這時用電壓表就能量出p區(qū)正、n區(qū)負的開路電壓u0，稱為光生伏特效應。如果用一個理想電流表接通Pn結則有電流ic通過，稱為短路光電流。顯然——光照pn結產(chǎn)生電壓的效應，稱為光伏效應。Pn結在零偏狀態(tài)但有光照射的情況12本文檔共130頁；當前第12頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應4.光伏效應如光照p區(qū)，激發(fā)出光生電子-空穴對，由于p區(qū)的多數(shù)載流子是空穴，光照前熱平衡空穴濃度本來就比較大。因此光生空穴對p區(qū)空穴濃度影響很小，但光生電子對p區(qū)的電子濃度影響很大，從p區(qū)表面（吸收光能多、光生電子多）向區(qū)內(nèi)自然形成電子擴散趨勢。如果p區(qū)的厚度小于電子擴散長度，那么大部分光生電子都能擴散進pn結，一進人pn結，就被內(nèi)電場掃向n區(qū)。這樣，光生電子空穴對就被內(nèi)電場分離開來，空穴留在p區(qū)，電子通過擴散流向n區(qū)。這時用電壓表就能量出p區(qū)正、n區(qū)負的開路電壓u0，稱為光生伏特效應。如果用一個理想電流表接通Pn結則有電流ic通過，稱為短路光電流。顯然——光照pn結產(chǎn)生電壓的效應，稱為光伏效應。Pn結在偏置狀態(tài)且有光照射的情況13本文檔共130頁；當前第13頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應5.溫差電效應將兩種不同材料的導體一端連接在一起，而將另一端分開與外電路連接，如果把連接的這一端與另一個吸收紅外線的小黑體接在一起，則當這個小黑體吸收紅外線加熱連接的那一端時，在分開的那一端將產(chǎn)生溫差電動勢，電動勢的大小與入射的紅外輻射能量存在一個確定的關系，按照這種原理制成的紅外探測器叫溫差熱電堆探測器。這種探測器響應波長范圍較寬，靈敏度較高，但不易在靈敏度較高的同時大規(guī)模集成，且熱響應時間過長，約需30～50毫秒。14本文檔共130頁；當前第14頁；編輯于星期五\23點14分15本文檔共130頁；當前第15頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應6.熱釋電效應人們從實驗中發(fā)現(xiàn)，有一部分晶體沿某一特定的方向切割成薄片，兩表面涂上電極制成一個平板電容器以后，當晶體溫度發(fā)生變化時，電容器兩端產(chǎn)生電壓。如果將該電容器接上負載電阻，則輸出電流滿足經(jīng)驗公式：其中Ae為極板面積，T為晶體溫度，p為一個與材料性質(zhì)有關的常數(shù)。上述效應就是熱釋電效應，根據(jù)熱釋電效應設計的熱敏型探測器就是熱釋電探測器。熱釋電材料可分為三類：單晶熱釋電晶體、陶瓷熱釋電晶體、薄膜熱釋電晶體。熱釋電探測器是目前熱探測器內(nèi)的佼佼者，與光子探測器相比，它有光譜響應寬及室溫工作的特點，從紫外到亞毫米波段其光譜響應幾乎不變，因而有很好的前景。16本文檔共130頁；當前第16頁；編輯于星期五\23點14分17本文檔共130頁；當前第17頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.1光電探測器的物理效應7.光電轉(zhuǎn)換定律對于光電探測器而言，一邊是光輻射量，另一端是光電流量。把光輻射量轉(zhuǎn)換為光電流量的過程稱為光電轉(zhuǎn)換。光通量（即光功率）可以理解為光子流，光子能量h是光能量E的基本單元；光電流是光生電荷Q的時變量，電荷e是光生電荷的基本單元。由基本物理觀點，i應該正比于P：探測器的光電轉(zhuǎn)換因子探測器的量子效率?！怆娹D(zhuǎn)換定律光電轉(zhuǎn)換定律的說明：(1)光電探測器對入射功率有響應，響應量是光電流。因此，一個光子探測器可視為一個電流源。(2)因為光功率P正比于光電場的平方．故常常把光電探測器稱為平方律探測器?；蛘哒f，光電探測器本質(zhì)上是一個非線性器件。18本文檔共130頁；當前第18頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)19本文檔共130頁；當前第19頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)光電探測器和其他器件一樣，有一套根據(jù)實際需要而制定的特性參數(shù)，它是在不斷總結各種光電探測器的共同特征基礎上而給以科學定義的，所以這一套性能參數(shù)科學地反映了各種探測器的共同因素。依據(jù)這套參數(shù)，人們就可以評價探測器性能的優(yōu)劣，比較不同探測器之間的差異，從而達到根據(jù)需要合理選擇和正確使用光電探測器的目的。顯然，了解各種性能參數(shù)的物理意義是十分重要的。20本文檔共130頁；當前第20頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)1.積分靈敏度R探測器的光電特性：光電流i（或光電壓u）和入射光功率P之間的關系。靈敏度R：也常稱為響應度，它是光電探測器光電轉(zhuǎn)換特性的量度，定義為探測器的光電特性曲線的斜率。電流靈敏度電壓靈敏度積分靈敏度21本文檔共130頁；當前第21頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)2.光譜靈敏度R22本文檔共130頁；當前第22頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)2.光譜靈敏度R光譜靈敏度電流靈敏度23本文檔共130頁；當前第23頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)2.光譜靈敏度R光譜靈敏度無選擇性探測器選擇性探測器相對光譜靈敏度器件的光譜靈敏度主要取決于材料、結構、環(huán)境等因素。光譜利用系數(shù)，光譜功率密度函數(shù)光譜靈敏度曲線24本文檔共130頁；當前第24頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)3.頻率靈敏度Rf光電流if隨調(diào)制頻率f的升高而下降，這時的靈敏度稱為頻率靈敏度Rf，定義為if是光電流時變函數(shù)的傅里葉變換，通常探測器的響應時間或時間常數(shù)，由材料、結構和外電路決定探測器的頻率特性。截止響應頻率綜上所述，光電流是兩端電壓u，光功率P，光波長，光強調(diào)制頻率f的函數(shù)，即頻率特性曲線；光譜特性曲線；光電特性曲線；伏安特性曲線；25本文檔共130頁；當前第25頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)4.量子效率探測器的量子效率26本文檔共130頁；當前第26頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)4.量子效率探測器的量子效率電流靈敏度量子效率與靈敏度的關系光譜量子效率27本文檔共130頁；當前第27頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)5.通量閾Pth和噪聲等效功率NEP暗電流或噪聲電流電流靈敏度光電轉(zhuǎn)換模型(如圖)

一個判據(jù):通常認為，如果信號光功率產(chǎn)生的信號光電流is等于噪聲電流in，那么就認為剛剛能探測到光信號存在。

通量閾:探測器所能探測的最小光信號功率。噪聲等效功率NEP:單位信噪比時的信號光功率。28本文檔共130頁；當前第28頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)6.歸一化探測度D*探測度D:NEP小，探測器探測能力越高，不符合人們”越大越好”的習慣。探測器光敏面積A和測量帶寬f對D值影響大；噪聲等效功率NEP:單位信噪比時的信號光功率。探調(diào)器的噪聲功率：歸一化探測度D:29本文檔共130頁；當前第29頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.2光電探測器的性能參數(shù)7.其它參數(shù)光電探測器還有其他一些特性參數(shù)，例如光敏面積，探測器電阻，電容等。正常使用時不允許超過指標，否則會影響探測器的正常工作，甚至使探測器損壞。通常規(guī)定了工作電壓、電流、溫度以及光照功率允許范圍，使用時要特別加以注意。30本文檔共130頁；當前第30頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.3光電探測器的噪聲31本文檔共130頁；當前第31頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.3光電探測器的噪聲噪聲，光電探測器的噪聲1.噪聲概念噪聲的分類：人為噪聲、自然干擾、物理系統(tǒng)內(nèi)部的起伏干擾有形噪聲無規(guī)則噪聲起伏噪聲對有用信號的影響入射光強減弱噪聲是探測器所固有的不可避免的現(xiàn)象。實現(xiàn)微弱光信號的探測，就是從噪聲中如何提取信號的問題，這是當今信息探測理論研究的中心課題之一。32本文檔共130頁；當前第32頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.3光電探測器的噪聲2.噪聲描述噪聲無法用預先確知的時間函數(shù)來描述；噪聲本身是統(tǒng)計獨立的；平均值的統(tǒng)計特點；均方根噪聲電壓。總的噪聲功率等于各種獨立的噪聲功率之和：因此把探測器輸出的均方根噪聲電壓（電流）稱為探測器的噪聲電壓（電流）。33本文檔共130頁；當前第33頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.3光電探測器的噪聲3.光電探測器的噪聲依據(jù)噪聲產(chǎn)生的物理原因，光電探測器的噪聲可大致分為散粒噪聲、熱噪聲、低頻噪聲、輻射噪聲等幾類。34本文檔共130頁；當前第34頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.3光電探測器的噪聲3.光電探測器的噪聲從本質(zhì)上講，光電探測器的光電轉(zhuǎn)換過程是一個光電子計數(shù)的隨機過程，光電轉(zhuǎn)換定律是這一隨機過程的統(tǒng)計平均結果：散粒噪聲式中i指流過探測器的平均電流，M是探測器內(nèi)增益。于是，散粒噪聲電流in或電壓un為暗電流、背景電流和信號光電流暗電流噪聲、背景噪聲和信號光子噪聲

由于電子電荷量e數(shù)量隨機起伏而引起的噪聲稱為散粒噪聲。可以證明，散粒噪聲功率譜35本文檔共130頁；當前第35頁；編輯于星期五\23點14分3.光電探測器的噪聲熱噪聲第4章光輻射的探測技術4.3光電探測器的噪聲又稱約翰遜(Johnson)噪聲：它是溫度為T的電阻R中電子的熱運動引起的，表現(xiàn)為在電阻兩端產(chǎn)生的起伏電壓。產(chǎn)生原因：任何有電阻的材料都有熱噪聲。載流子處于不斷的熱運動之中，頻繁地與物質(zhì)的分子相碰撞，載流子的每一次自由運動都產(chǎn)生一個瞬時電流。特點：在長的時間間隔看來，電流的總和必然等于0，但在短的時間間隔內(nèi)，這些電流的隨機起伏形成噪聲電流，因載流子的均方速度與絕對溫度成正比，噪聲隨溫度的增高而增加，所以又稱為熱噪聲。約翰遜噪聲在整個頻率范圍單位帶寬內(nèi)的大小是一樣的，因而它是一種白噪聲。計算：1928年，Nyquist給出了約翰遜噪聲電壓V的表達式：式中k為玻耳茲曼常數(shù)，T是像元的溫度，R是像元的電阻，f為測量儀器或放大器的帶寬。

36本文檔共130頁；當前第36頁；編輯于星期五\23點14分3.光電探測器的噪聲1/f噪聲第4章光輻射的探測技術4.3光電探測器的噪聲又叫低頻噪聲，它與頻率的關系是與1/f成正比。實驗證明，低頻噪聲強烈地依賴于探測器表面的工藝狀態(tài)（缺陷或不均勻）、電阻–金屬工藝、淀積技術、尺寸和電接觸等決定的1/f噪聲參數(shù)kf。

1/f的噪聲的平均平方強度為：

式中A為與探測器有關的比例系數(shù)，i為流過探測器的總直流電流，2，1，于是一般說，只要限制低頻的調(diào)制頻率不低于lkHz，這種噪聲就可以防止。37本文檔共130頁；當前第37頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻38本文檔共130頁；當前第38頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻光電導探測器：利用光電導效應原理而工作的探測器。無結光電探測器光敏電阻光導管39本文檔共130頁；當前第39頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻光電導探測器：利用光電導效應原理而工作的探測器。無結光電探測器光敏電阻光導管本征型光敏電阻非本征型光敏電阻40本文檔共130頁；當前第40頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻光電導探測器：利用光電導效應原理而工作的探測器。無結光電探測器本征型光敏電阻——室溫可見光、近紅外非本征型光敏電阻——低溫中紅外、遠紅外光敏電阻優(yōu)點：體積小、堅固耐用、價格低廉、光譜響應范圍寬。由于光敏電阻沒有極性，只要把它看作電阻值隨光照強度而變化的可變電阻器對待即可，因此在電子電路、儀器儀表、光電控制、計量分析以及光電制導、激光外差探測等領域中獲得了十分廣泛的應用。常用的光敏電阻有CdS、CdSe、PbS以及TdCdHg等。其中CdS是工業(yè)應用最多的，而PbS主要用于軍事裝備。41本文檔共130頁；當前第41頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻1.光電轉(zhuǎn)換原理以非本征N型材料為例，u表示外加偏置電壓，L、W、H分別表示材料的尺寸，光功率P在x方向均勻入射。光電流i等于多少？有效量子效率電流內(nèi)增益42本文檔共130頁；當前第42頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻1.光電轉(zhuǎn)換原理以非本征N型材料為例，u表示外加偏置電壓，L、W、H分別表示材料的尺寸，光功率P在x方向均勻入射。光電流i等于多少？有效量子效率電流內(nèi)增益光電導探測器是一個具有電流內(nèi)增益的探測器，內(nèi)增益M的大小主要由探測器類型，外偏壓u和結構尺寸L決定。一個光電導探測器的實際結構。43本文檔共130頁；當前第43頁；編輯于星期五\23點14分44本文檔共130頁；當前第44頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性光敏電阻的性能可依據(jù)其光譜響應特性、照度伏安特性、頻率響應和溫度特性等來判別。依據(jù)這些特性，在實際應用中就可以有側(cè)重、從而合理地選用光敏電阻。頻率特性曲線；光譜特性曲線；光電特性曲線；伏安特性曲線；45本文檔共130頁；當前第45頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性光譜響應特性：光敏電阻的光響應靈敏度隨入射光的波長變化而變化的特性。光譜響應特性通常用光譜響應曲線、光譜響應范圍以及峰值響應波長描述。峰值波長取決于制造光敏電阻所用半導體材料的禁帶寬度．可由下式估算：光譜響應特性光敏電阻總是具有一定響應范圍的光譜響應特性。光敏電阻的光譜響應范圍、峰值響應波長按某種特殊需要可進行一定程度的改善。典型光譜響應特性曲線46本文檔共130頁；當前第46頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性光敏電阻（在一定偏壓U條件下）的光照特征呈非線性關系，即光照特性電壓指數(shù)照度指數(shù)在低偏壓弱光照條件下，通常可取光電導靈敏度若考慮暗電導產(chǎn)生的暗電流，則流過光敏電阻的電流為：47本文檔共130頁；當前第47頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性伏安特性：在一定光照下，光敏電阻兩端電壓與流過光敏電阻的電流的關系。伏安特性由圖可見，光敏電阻的伏安特性線性很好，說明在一定光照下阻值穩(wěn)定，這是光敏電阻的主要優(yōu)點。因此廣泛地應用在自動化技術領域中。48本文檔共130頁；當前第48頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性伏安特性曲線上的特征電阻伏安特性負載電阻暗電阻工作點點亮電阻負載線亮阻和暗阻之比越?。饷綦娮璧撵`敏度越高49本文檔共130頁；當前第49頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性伏安特性匹配工作狀態(tài)當光照發(fā)生變化時匹配工作狀態(tài)50本文檔共130頁；當前第50頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性在入射光功率在較大范圍動態(tài)變化時，不可能始終保持最佳匹配狀態(tài)。在入射光功率高頻變化時，阻抗匹配還要考慮極間電容的影響：一是匹配阻抗，二是電流增益。極間電容Cd電流增益系數(shù)M：伏安特性匹配工作狀態(tài)51本文檔共130頁；當前第51頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性偏置電壓的選取伏安特性最大耗散功率在阻抗匹配條件下例如，若RL＝Rg＝1M，Pmax＝0.1W/cm2，光敏面積為1cm2，則V不能超過632V，若光敏面積為0.01cm2，則V不允許超過63V。52本文檔共130頁；當前第52頁；編輯于星期五\23點14分2.工作特性時間響應特性電流上升時間衰減時間CdS光敏電阻——約幾十毫秒到幾秒；CdSe光敏電阻——約10-2～10-3s；PbS光敏電阻——約10-4s光敏電阻的響應時間與入射光的照度、所加電壓、負載電阻及照度變化前電阻所經(jīng)歷的時間（稱為前歷時間）等因素有關。一般來說，照度愈強，響應時間愈短；負載電阻愈大，tr愈短、tf延長；暗處放置時間愈長，響應時間也相應延長。實際應用中，盡量提高使用照明度，降低所加電壓、施加適當偏置光照、使光敏電阻不是從完全暗狀態(tài)開始受光照，都可以使光敏電阻的時間響應特性得到一定改善。光敏電阻受光照后或被遮光后，回路電流并不立即增大或減小，而是有一響應時間。53本文檔共130頁；當前第53頁；編輯于星期五\23點14分2.工作特性頻率響應特性54本文檔共130頁；當前第54頁；編輯于星期五\23點14分2.工作特性穩(wěn)定特性

光敏電阻的阻值隨溫度的變化率與光電材料有密切的聯(lián)系。另外，當環(huán)境溫度在0℃~+60℃的范圍內(nèi)時，光敏電阻的響應速度幾乎不變；而在低溫環(huán)境下，光敏電阻的響應速度變慢。例，-30℃時的響應時間約為+20℃時的兩倍。最后，光敏電阻的允許功耗，隨著環(huán)境溫度的升高而降低。這些特性都是實際使用中應注意到的。在溫度變化大的情況下，應采取制冷措施，降低或控制光敏電阻的工作溫度是提高光敏電阻穩(wěn)定性的有效方法，尤其對長波長紅外輻射的探測領域更為重要。55本文檔共130頁；當前第55頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性噪聲特性光電導探測器的噪聲主要是由三個噪聲源所貢獻的，它們是產(chǎn)生-復合噪聲，熱噪聲和l/f噪聲?？偟姆骄肼曤娏靼凑丈瞎?jié)的討論可寫為載流子壽命探測器的等效電阻熱噪聲也稱Johnson噪聲，存在于所有探測器。一個電阻器就是一個熱噪聲發(fā)生器。熱平衡時，電阻元件中的電荷載流子的隨機運動在元件兩端產(chǎn)生的隨機電壓。當電阻溫度上升時，電荷載流子的平均動能增加，則噪聲電壓增加。熱噪聲存在于所有探測器56本文檔共130頁；當前第56頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性噪聲特性光電導探測器的噪聲主要是由三個噪聲源所貢獻的，它們是產(chǎn)生-復合噪聲，熱噪聲和l/f噪聲。總的方均噪聲電流按照上節(jié)的討論可寫為載流子壽命探測器的等效電阻1/f噪聲也稱調(diào)制噪聲或閃爍噪聲,產(chǎn)生的物理機理尚不清楚。1/f噪聲對低頻段影響較大。57本文檔共130頁；當前第57頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性噪聲特性光電導探測器的噪聲主要是由三個噪聲源所貢獻的，它們是產(chǎn)生-復合噪聲，熱噪聲和l/f噪聲?？偟姆骄肼曤娏靼凑丈瞎?jié)的討論可寫為載流子壽命探測器的等效電阻產(chǎn)生－復合噪聲是敏感元件電荷載流子的產(chǎn)生率和復合率的統(tǒng)計起伏產(chǎn)生的噪聲。這種起伏可以由載流子與光子相互作用或背景光子到達率的隨機性而引起。如果背景光子起伏對產(chǎn)生－復合率的起伏起主要貢獻，那么這種噪聲也稱為光子噪聲、輻射噪聲或背景噪聲。產(chǎn)生－復合噪聲存在于所有光子探測器。58本文檔共130頁；當前第58頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻2.工作特性噪聲特性光電導探測器的噪聲主要是由三個噪聲源所貢獻的，它們是產(chǎn)生-復合噪聲，熱噪聲和l/f噪聲?？偟姆骄肼曤娏靼凑丈瞎?jié)的討論可寫為載流子壽命探測器的等效電阻59本文檔共130頁；當前第59頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻3.幾種典型的光敏電阻（1）CdS和CdSe探測器：這是兩種低造價的可見光輻射探測器，它們的主要特點是高可靠和長壽命，因而廣泛應用于自動化技術和攝影機中的光計量。這兩種器件的光電導增益比較高（103—104），但響應時間比較長（大約50ms）。（2）PbS探測器：一種性能優(yōu)良的近紅外輻射探測器，其波長響應范圍在1um-3.4um，峰值響應波長為2um，內(nèi)阻（暗阻）大約為1M，響應時間約200us，室溫工作能提供較大的電壓輸出。廣泛應用于遙感技術和武器紅外制導技術。（3）Insb探測器：一種良好的近紅外輻射探測器，它雖然也能在室溫工作，但噪聲較大。在77K下，噪聲性能大大改善，峰值響應波長為5um，它和PbS探測器顯著的不同在于：內(nèi)阻低（大約50），而響應時間短（大約5010-9s），因而適用于快速紅外信號探測。（4）HgxCd1-xTe探測器：一種化合物本征型光電導探測器，它是由HgTe和GdTe兩種材料混在一起的固溶體，其禁帶寬度隨組分x呈線性變化，當x＝0.2時響應波長為8um～14um，工作溫度77K，用液氮致冷。100℃時：λm＝7.76μm；400℃時：λm＝4.30μm；600℃時：λm＝3.32μm；1000℃時：λm＝2.10μm；1600℃時：λm＝1.54μm；60本文檔共130頁；當前第60頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻4.使用注意事項(1)用于測光的光源光譜特性必須與光敏電阻的光敏特性匹配；(2)要防止光敏電阻受雜散光的影響；(3)要防止使光敏電阻的電參數(shù)（電壓、功耗）超過允許值；(4)根據(jù)不同用途，選用不同特性的光敏電阻。一般說，用于數(shù)字信息傳輸時，選用亮電阻與暗電阻差別大的光敏電阻為宜，且盡量選用光照指數(shù)大的光敏電阻；用于模擬信息傳輸時，則以選用值小的光敏電阻為好，因為這種光敏電阻的線性特性好。照度指數(shù)61本文檔共130頁；當前第61頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻光敏電阻的常用偏置電路62本文檔共130頁；當前第62頁；編輯于星期五\23點14分光敏電阻的應用實例照明燈的光電控制電路火焰探測報警器照相機電子快門第4章光輻射的探測技術4.4光電探測器——光敏電阻63本文檔共130頁；當前第63頁；編輯于星期五\23點14分1.照明燈的光電控制電路64本文檔共130頁；當前第64頁；編輯于星期五\23點14分2.火焰探測報警器65本文檔共130頁；當前第65頁；編輯于星期五\23點14分3.照相機電子快門66本文檔共130頁；當前第66頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術光電探測器——pn結光伏探測器67本文檔共130頁；當前第67頁；編輯于星期五\23點14分光伏效應零偏狀態(tài)下有光照射且波長滿足的情況。如光照p區(qū)，激發(fā)出光生電子-空穴對，由于p區(qū)的多數(shù)載流子是空穴，光照前熱平衡空穴濃度本來就比較大。因此光生空穴對p區(qū)空穴濃度影響很小，但光生電子對p區(qū)的電子濃度影響很大，從p區(qū)表面（吸收光能多、光生電子多）向區(qū)內(nèi)自然形成電子擴散趨勢。如果p區(qū)的厚度小于電子擴散長度，那么大部分光生電子都能擴散進pn結，一進人pn結，就被內(nèi)電場掃向n區(qū)。這樣，光生電子空穴對就被內(nèi)電場分離開來，空穴留在p區(qū)，電子通過擴散流向n區(qū)。這時用電壓表就能量出p區(qū)正、n區(qū)負的開路電壓u0，稱為光生伏特效應。如果用一個理想電流表接通Pn結則有電流ic通過，稱為短路光電流。顯然——光照零偏pn結產(chǎn)生開路電壓的效應，稱為光伏效應。68本文檔共130頁；當前第68頁；編輯于星期五\23點14分利用PN結的光伏效應而制作的光電探測器稱為光伏探測器。普通晶體管的PN結都是蔽光的，以免影響晶體管的性能；結型光電器件則相反，它利用受光照的PN結的光生伏特效應制成的器件。結型器件和光電導器件相比主要有以下區(qū)別：①產(chǎn)生光電變換的部位不同。光敏電阻不管哪一部分受光，受光部分的電阻就減小；而結型器件，只有照射到PN結區(qū)或結區(qū)附近的光才能產(chǎn)生光電效應。光在其他部位產(chǎn)生的非平衡載流子，大部分在擴散中被復合掉，對光電流基本上沒有貢獻。②光敏電阻沒有極性，工作時必須外加電壓，而結型光電器件有確定的正負極性．在沒有外加電壓下也可以把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。③光敏電阻的光電導效應主要依賴于非平衡載流子的產(chǎn)生與復合運動，張弛過程的時間較長，頻率響應較差；結型器件的光電效應主要是依賴于結區(qū)非平衡載流子中部分載流子的漂移運動，電場主要加在結區(qū)，張弛過程的時間相對較短，因此響應速度較快。④有些結型光電器件．如光電三極管、雪崩光電二極管等有較大的內(nèi)增益作用．因此．靈敏度較高，也可以通過較大的電流。69本文檔共130頁；當前第69頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.5光電探測器——pn結光伏探測器的工作模式和光電導探測器不同，光伏探測器的工作特性要復雜一些，通常有光電池和光電二極管之分。也就是說，光伏探測器有著不同的工作模式。因此在具體討論光伏探測器的工作特性之前，首先我們必須弄清楚它的工作模式問題。70本文檔共130頁；當前第70頁；編輯于星期五\23點14分1.光電轉(zhuǎn)換原理短路光電流光伏探測器的內(nèi)電流增益Mn等于1，這和光電導探測器明顯不同。第4章光輻射的探測技術4.5光電探測器——pn結光伏探測器的工作模式71本文檔共130頁；當前第71頁；編輯于星期五\23點14分2.光伏探測器的工作模式光伏探測器的等效電路光伏工作模式光導工作模式普通二極管的伏安特性為：光伏探測器的總伏安特性為：第4章光輻射的探測技術4.5光電探測器——pn結光伏探測器的工作模式72本文檔共130頁；當前第72頁；編輯于星期五\23點14分2.光伏探測器的工作模式普通二極管的伏安特性為：光伏探測器的總伏安特性為：光伏探測器的伏安特性光伏探測器的伏安特性特性曲線光伏探測器的等效電路光伏工作模式光導工作模式第4章光輻射的探測技術4.5光電探測器——pn結光伏探測器的工作模式73本文檔共130頁；當前第73頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.6硅光電池——太陽電池光電池的結構、特點與應用短路電流和開路電壓輸出功率和最佳負載電阻光譜、頻率響應及溫度特性緩變化光電信號探測交變光電信號探測74本文檔共130頁；當前第74頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.6硅光電池——太陽電池光電池光電池種類硅光電池及特點光電池按用途的分類：光電池的結構、特點與應用

作為電源：提供電源，要求轉(zhuǎn)換效率高、成本低。具有結構簡單、體積小、重量輕、可靠性高、壽命長、可在空間直接將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的特點。因而為航天工業(yè)及供電困難場所采用。

用于測量：光電探測，要求線性范圍寬、靈敏度高、光譜響應合適、穩(wěn)定性高、壽命長等。常應用在光度、色度、光學精密計量和測試設備。75本文檔共130頁；當前第75頁；編輯于星期五\23點14分基本結構2CR型2DR型面積大，有膜層，特殊電極光電池結構特點76本文檔共130頁；當前第76頁；編輯于星期五\23點14分1.短路電流和開路電壓第4章光輻射的探測技術4.6硅光電池——太陽電池

短路電流和開路電壓是光電池的兩個非常重要的工作狀態(tài)，它們分別對應于RL＝0和RL=。的情況。從特性曲線上看，第四象限的電流軸對應于短路電流狀態(tài)，電壓軸對應于開路電壓狀態(tài)，這兩種狀態(tài)均無功率輸出。光電池的等效電路短接時短路光電流開路電壓-77本文檔共130頁；當前第77頁；編輯于星期五\23點14分2.輸出功率和最佳負載電阻第4章光輻射的探測技術4.6硅光電池——太陽電池輸出功率最佳負載電阻RM光電池的轉(zhuǎn)換效率：Pm／P是最大電輸出功率與入射光功率的比值，定義為光電池的轉(zhuǎn)換效率。由得78本文檔共130頁；當前第78頁；編輯于星期五\23點14分2.輸出功率和最佳負載電阻第4章光輻射的探測技術4.6硅光電池——太陽電池輸出功率曲線示意輸出功率光電池的輸出功率特性伏安特性曲線的分區(qū)特性作圖法求最大功率負載線79本文檔共130頁；當前第79頁；編輯于星期五\23點14分3.光譜、頻率響應及溫度特性第4章光輻射的探測技術4.6硅光電池——太陽電池80本文檔共130頁；當前第80頁；編輯于星期五\23點14分4.緩變光電信號探測第4章光輻射的探測技術4.6硅光電池——太陽電池實際光照功率下的開路電壓計算設實際光功率為P設產(chǎn)品手冊中給定：在功率為P時光電池的開路電壓為uOC，由81本文檔共130頁；當前第81頁；編輯于星期五\23點14分4.緩變光電信號探測最佳負載電阻Rm的估算82本文檔共130頁；當前第82頁；編輯于星期五\23點14分伏安特性曲線的兩個區(qū)域：I區(qū)(光電流區(qū)域)和II區(qū)(光電壓區(qū)域)。很顯然，當用光電池探測緩變光信號時，應工作在光電流區(qū)域，即應選RL＜Rm。如果用光電池只是鑒別有無光照而作為一個光電開關時，才允許選RL＞Rm，工作在光電壓區(qū)域。對光電流區(qū)域，又有兩種輸出方式：

4.緩變光電信號探測保證光電池線性工作的RL的選擇原則(1)電流輸出。光電池輸出送給負載的信號光電流是隨光照強度變化而變化的。如果需要放大信號，則應選用電流放大器，負載線愈靠近電流軸，即RL愈小，輸出電流就愈大，愈接近短路電流isc。顯然，這種輸出方式下要求負載電阻（或放大器的輸人阻抗）盡量小。(2)電壓輸出。光電池輸出送給負載的信號電壓是隨光照強度變化而變化的。如果需要放大器信號，則應選用電壓放大器。如圖所示，負載電阻愈大，光電池的輸出電壓就愈高。顯然，輸出線性度要求負載電阻（或放大器的輸人阻抗）稍低或等于Rm值。通常，為了使線性區(qū)有余量，一般取83本文檔共130頁；當前第83頁；編輯于星期五\23點14分光電池電流輸出情況下的變換電路舉例4.緩變光電信號探測84本文檔共130頁；當前第84頁；編輯于星期五\23點14分入射光5.交變光信號探測根據(jù)以前光電工作特性分析：工作在II區(qū)這種方式頻率特性不好工作在I區(qū)1)電流輸出狀態(tài)2)電壓輸出狀態(tài)①②③①直流工作線②交流負載線③靜態(tài)或直流工作點85本文檔共130頁；當前第85頁；編輯于星期五\23點14分5.交變光信號探測①②③①直流工作線②交流負載線③靜態(tài)或直流工作點負載電阻上的功率最大功率條件：86本文檔共130頁；當前第86頁；編輯于星期五\23點14分6.使用要點第4章光輻射的探測技術4.6硅光電池——太陽電池

①光電池受強光或聚焦光照射時，要采取散熱措施。硒光電池、硅光電池的結溫分別超過50℃、200℃時，它們的晶體結構就會被破壞，造成損壞。因此，通常硅光電池的使用溫度不允許超過125℃。②硅光電地由薄的硅片制成，極脆。固定不宜用壓緊法，而應采用膠粘法，但不能用環(huán)氧樹脂、502膠粘，而要用柔軟、有彈性的膠合劑，如萬能膠、蜂蠟等。③硅光電池的引線很細，不能承受大的拉力，否則引線脫落。④硅光電池表面常鍍有一層增透膜，應避免接觸硬物損傷薄膜。87本文檔共130頁；當前第87頁；編輯于星期五\23點14分4.7光電二極管88本文檔共130頁；當前第88頁；編輯于星期五\23點14分光電二極管和光電池一樣．都是基于PN結的光電效應而工作的；但是它與光電池相比有所不同：①就制作基底材料的摻雜濃度而言，光電池的摻雜濃度較高；②光電池的電阻率低；③光電池通常在零偏置下工作，而硅光電二極管通常在反向偏置下工作，即工作于光電導模式；④一般說來，光電池的受光面面積都比程光電二極管的大得多，因此，硅光電二極管的光電流小得多，通常在微安級。種類：Si光電二極管，PIN光電二極管，雪崩光電二極管（記為APD），肖特基勢壘光電二極管，HgCdTe光伏二極管，光電三極管等。89本文檔共130頁；當前第89頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7光電二極管4.7.1硅光電二極管結構原理光譜響應特性和光電靈敏度光電變換的伏安特性分析

(1)直流負載分析

(2)緩變化光功率探測

(3)交變光信號探測頻率響應特性噪聲特性4.7.2PIN硅光電二極管4.7.3雪崩光電二極管(APD)4.7.4光電三極管90本文檔共130頁；當前第90頁；編輯于星期五\23點14分1.結構原理第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管2CU系列2DU系列91本文檔共130頁；當前第91頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管2DU型管加環(huán)極的目的是為了減少暗電流和噪聲。光電二極管在制造過程中，在光敏面上涂有一層SiO2保護膜，里面含有少量的鈉、鉀、氫等正離子，這些正離子在SiO2中是不能移動的，但是它們的靜電感應卻可以使P－Si表面產(chǎn)生一個感應電子層，它可以使P－Si表面與N－Si連通起來。在外加反向偏壓的作用下，從前極流出的暗電流，除了有PN結的反向電流外，還有通過表面感應電子層產(chǎn)生的漏電流，這種表面漏電流在數(shù)量上可達微安級，成為暗電流的重要組成部分，同時又是產(chǎn)生散粒噪聲的主要因素。1.結構原理92本文檔共130頁；當前第92頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管1.結構原理93本文檔共130頁；當前第93頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管封裝形式1.結構原理94本文檔共130頁；當前第94頁；編輯于星期五\23點14分2.基本特性第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管光照特性光照特性是指光電二極管的光電流與照度之間的關系。光電二極管的光照特性的線性較好，但光電流較小(微安量級)，靈敏度較低。95本文檔共130頁；當前第95頁；編輯于星期五\23點14分2.基本特性第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管溫度特性硅光電二極管的光電流和暗電流均隨溫度的變化而變化。由于溫度升高，暗電流增大，使輸出信噪比變差，不利于弱光信號的探測。所以，在弱光信號檢測時，要設法克服溫度變化的影響。96本文檔共130頁；當前第96頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管光譜響應特性和光電靈敏度Si光電二極管具有一定的光譜響應范圍。常溫下，Si材料的禁帶寬度為1.12（eV），峰值波長約為0.9um，長波限約為1.1um，由于入射波長愈短，管芯表面的反射損失就愈大，從而使實際管芯吸收的能量愈少，這就產(chǎn)生了短波限問題。Si光電二極管的短波限約為0.4um。Si光電二極管的電流靈敏度主要決定于量子效率。在峰值波長0.9um條件下，＞50％。電流靈敏度R＞0.4（A/W）。光譜響應曲線2.基本特性97本文檔共130頁；當前第97頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管伏安特性曲線，曲膝電壓3.光電變換的伏安特性分析98本文檔共130頁；當前第98頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管伏安特性曲線，曲膝電壓線性化處理伏安特性曲線2.光電變換的伏安特性分析99本文檔共130頁；當前第99頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管

伏安特性曲線，曲膝電壓線性化處理伏安特性曲線負載工作曲線內(nèi)電導、臨界電導、負載電導直流負載線設計慢變化光功率探測交變光信號探測2.光電變換的伏安特性分析100本文檔共130頁；當前第100頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管直流負載線設計直流負載線設計，就是在反偏壓V及入射光功率P條件下，如何設計負載電阻的問題。2.光電變換的伏安特性分析最小負載電導時101本文檔共130頁；當前第101頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管慢變化光功率探測2.光電變換的伏安特性分析闡述不充分，不要求102本文檔共130頁；當前第102頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管交變光信號探測假定光功率作正弦脈動，即P=P0+Pmsint。通常關心的問題有兩種：

第一、給定入射光功率時的最佳功率輸出條件。第二、給定反偏壓V時的最佳功率輸出條件。2.光電變換的伏安特性分析103本文檔共130頁；當前第103頁；編輯于星期五\23點14分為了取得大的輸出功率，希望GP＋GL值小，V值高。但是，欲在GL上取得最大功率，又要求GL比Gp大，這與要求Gp＋GL小相矛盾。因此GL和Gp均存在最佳值問題。給定入射光功率時的最佳功率輸出條件104本文檔共130頁；當前第104頁；編輯于星期五\23點14分給定入射光功率時的最佳功率輸出條件由MHQ①②③④⑤⑥⑦⑧①③代入④由上式得輸出電壓幅值:輸出功率:求微分得最大輸出功率條件：最大輸出功率條件下：由

⑤由

③105本文檔共130頁；當前第105頁；編輯于星期五\23點14分給定入射反偏壓V時的最佳功率輸出條件書上是Gp106本文檔共130頁；當前第106頁；編輯于星期五\23點14分例題：已知某Si光電二極管的靈敏度S=0.5A/mW，結電導g＝0.005s，曲膝電壓U=10V，入射光信號功率P＝5＋3sintW，反偏壓V＝40V。試求：電信號輸出送到放大器時，取得最大功率的電阻RP及放大器的輸入電阻Ri。解：由給定條件可確定出脈動光功率值為：PO＝5W，P=8W，P=2W。可求出Gp、RP分別為由放大器輸入電阻為：由及得輸送到放大器的電壓和功率：107本文檔共130頁；當前第107頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.1Si光電二極管光電二極管的頻率響應特性主要由三個因素決定：光生載流子在耗盡層內(nèi)的漂移時間負載電阻RL、結電容Ci決定的電路時間常數(shù)光生載流子在耗盡層附近的擴散時間4.頻率響應特性108本文檔共130頁；當前第108頁；編輯于星期五\23點14分5.噪聲光電二極管的噪聲包含低頻噪聲、散粒噪聲、熱噪聲。主要是散粒噪聲。散粒噪聲是由于電流在半導體內(nèi)的散粒效應引起的。暗電流、背景電流和信號光電流因此散粒噪聲為由反向偏置的光電二極管電流與入射輻射的關系再考慮負載電阻的熱噪聲，則散粒噪聲是電荷載體的粒子特性的結果。半導體內(nèi)流動的DC電流通常被認為在每一時刻都是恒定的，但是任何電流都是由一個個的電子和空穴的運動所形成的。只有這些電荷載體所產(chǎn)生的電流的時間平均值才可以看做是恒定的電流。電荷載體數(shù)量的任何波動都會在那個時刻產(chǎn)生隨機的電流，這就是散粒噪聲109本文檔共130頁；當前第109頁；編輯于星期五\23點14分110本文檔共130頁；當前第110頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.2PIN硅光電二極管I層是高電阻區(qū)暗電流小I層是高電場區(qū)漂移運動快耗盡層加寬擴散過程縮短結電容減小有利于提高量子效率提高了頻率響應111本文檔共130頁；當前第111頁；編輯于星期五\23點14分第4章光輻射的探測技術4.7.3雪崩光電二極管(APD)利用光生載流子在強電場內(nèi)的定向運動產(chǎn)生雪崩效應。結構特點：高純度、高電阻率、均勻性好的材料；

偏壓高，一般為幾百伏。112本文檔共130頁；當前第112頁；編輯于星期五\23點14分電流倍增系數(shù)：M隨反向偏壓U的變化可用經(jīng)驗公式近似表示為：增益特性一般，100-200V時，M約為10倍量級；由于雪崩光電二極管中載流子的碰撞電離是不規(guī)則的，碰撞后的運動方向變得更加隨機，所以它的噪聲比一般光電二極管要大些。雪崩光電二極管中的噪聲主要也是散粒噪聲，其次是熱噪聲。噪聲特性113本文檔共130頁；當前第113頁；編輯于星期五\23點14分結構原理基本應用電路第4章光輻射的探測技術4.7.4光電三極管114本文檔共130頁；當前第114頁；編輯于星期五\23點14分伏安特性伏安特性光電三極管的伏安特性曲線如圖所示。光電三極管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶體管在不同的基極電