13常用光電探測(cè)器簡(jiǎn)介

1、§ 3常用光電探測(cè)器簡(jiǎn)介一、光敏電阻光電導(dǎo)效應(yīng)原理（半導(dǎo)體材料的體效應(yīng)）一一光電導(dǎo)探測(cè)器光照下改變自身的電阻率（光照愈強(qiáng)，器件自身的電阻愈?。┕饷綦娮瑁ü鈱?dǎo)管）本征型光敏電阻 一一 一般在室溫下工作適用于可見(jiàn)光和近紅外輻射探測(cè)非本征型光敏電阻一一通常在低溫條件下工作常用于中、遠(yuǎn)紅外輻射探測(cè)1 .光敏電阻的結(jié)構(gòu)和偏置電路以CdS光敏電阻為例電極CdS光假面2 .工作特性（1）光敏響應(yīng)特性A ACfim)(2)光照特性和伏安特性光照特性曲線(xiàn)1 /(mA)尸(X 10"k)線(xiàn)性伏安特性(3)時(shí)間響應(yīng)特性光敏電阻的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)是由電流上升時(shí)間tr和衰減時(shí)間tf表示的。光敏電阻的響應(yīng)

2、時(shí)間與入射光的照度，所加電壓、負(fù)載電阻及照度 變化前電阻所經(jīng)歷的時(shí)間(稱(chēng)為前歷時(shí)間)等因素有關(guān)。(4)穩(wěn)定特性光敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的變化率，在弱光照和強(qiáng)光照時(shí)都較大，而中等光照時(shí),則較小。例：CdS光敏電阻的溫度系數(shù)在10lx照度時(shí)約為0;照度高于10lx 時(shí)，溫度系數(shù)為正；小于10lx時(shí)，溫度系數(shù)反而為負(fù)；照度偏離 10lx 愈多，溫度系數(shù)也愈大。另外，當(dāng)環(huán)境溫度在0+60C的范圍內(nèi)時(shí)，光敏電阻的響應(yīng)速度幾 乎不變；而在低溫環(huán)境下，光敏電阻的響應(yīng)速度變慢。例如， -30C時(shí)的 響應(yīng)時(shí)間約為+20C時(shí)的兩倍。光敏電阻的允許功耗，隨著環(huán)境溫度的升高而降低。(5)噪聲特性3 .幾種典型的

3、光敏電阻(1) CdS和 CdSe低造價(jià)、可見(jiàn)光輻射探測(cè)器光電導(dǎo)增益比較高(103104)響應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)(大約50ms)(2) PbS近紅外輻射探測(cè)器波長(zhǎng)響應(yīng)范圍在13.4區(qū)成 峰值響應(yīng)波長(zhǎng)為2m內(nèi)阻(暗阻)大約為1MQ響應(yīng)時(shí)間約200 Hs(3) InSb在77k下，噪聲性能大大改善峰值響應(yīng)波長(zhǎng)為5pm響應(yīng)時(shí)間短(大約50x 10-9s)(4) HgCd-xTe 探測(cè)器化合物本征型光電導(dǎo)探測(cè)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(xiàn)性變化。當(dāng)x=0.2時(shí)響應(yīng)波長(zhǎng)為814 pm,工作溫度77k,用液氮致冷。4.使用注意事項(xiàng)(1)用于測(cè)光的光源光譜特性必須與光

4、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(guò)允許值；(4)根據(jù)不同用途，選用不同特性的光敏電阻。二、硅光電池太陽(yáng)電池零偏壓pn-光伏探測(cè)器一一光伏工作模式一一光電池硅光電池的用途：光電探測(cè)器件，電源Rl1,短路電流和開(kāi)路電壓 光電池等效電路短路電流一一RL=0開(kāi)路電壓RL=°°單片硅光電池的開(kāi)路電壓約為 0.450.6V,短路電流密度約為150,2300A/m。測(cè)量方法：在一定光功率（例如ikw/m）照射下，使光電池兩端開(kāi)路，用一高內(nèi)阻直流毫伏表或電位差計(jì)接在光電池兩端，測(cè)量出開(kāi)路電壓；在同樣條件下，將光電池兩端

5、用一低內(nèi)阻（小于 1Q）電流表短接, 電流表的示值即為短路電流。2.光譜、頻率響應(yīng)及溫度特性光電池的頻率特性不太好。在強(qiáng)光照射或聚光照射情況下，必須考慮光電池的工作溫度及散熱 措施。通常Si光電池使用的溫度不允許超過(guò)125 C。三、光電二極管反偏電壓pn-光伏探測(cè)器一一光導(dǎo)工作模式一一光電二極管1. Si光電二極管(1)結(jié)構(gòu)原理電極(2)光譜響應(yīng)特性和光電靈敏度（4）伏安特性（4）頻率響應(yīng)特性頻率特性好，適宜于快速變化的光信號(hào)探測(cè)。光電二極管的頻率特性響應(yīng)主要由三個(gè)因素決定：（a）光生載流子在 耗盡層附近的擴(kuò)散時(shí)間；（b）光生載流子在耗盡層內(nèi)的漂移時(shí)間；（c）與 負(fù)載電阻R并聯(lián)的結(jié)電容C所決定的電路時(shí)間常數(shù)。2. PIN硅光電二極管3.雪崩光電二極管（APD有源區(qū)n - Ge“二1/ / /_/ / 電極電極SijN*SiOj電設(shè)有源區(qū)*3。口m四、光熱探測(cè)器1 .熱敏電阻熱敏電阻由 Mn Ni、Co、Cu氧化物，或 Ge Si、InSb等半導(dǎo) 體材料做成的電阻器，其阻值隨溫度而變化。電阻隨溫度變化的規(guī)律：.R = : T . ：T R式中：T = ：R/（R.：T）稱(chēng)為熱敏電阻的溫度系數(shù)，g >。稱(chēng)為正溫度系數(shù)，3 <0稱(chēng)為負(fù)溫度系數(shù)。2 .熱釋電探測(cè)器利用熱釋電效應(yīng)制成的探測(cè)器稱(chēng)為熱釋電探測(cè)器。常用熱釋電材料：硫酸三月甘肽（TGS