光電檢測技術中的基礎知識

1、現(xiàn)在學習的是第一頁，共42頁輻射通量輻射通量e:e:單位時間內通過一定面積單位時間內通過一定面積發(fā)射、傳播或接受發(fā)射、傳播或接受的的輻射能輻射能量量Q，又稱輻射功率，又稱輻射功率Pe，是輻射能的時間變化率。單位：，是輻射能的時間變化率。單位：瓦瓦 定義式？定義式？輻射強度輻射強度ee：點點輻射源在給定方向上通過單位立體角內的輻射源在給定方向上通過單位立體角內的輻射通量輻射通量。單位單位W/Sr 輻射亮度輻射亮度L Le ：面輻射源單位投影面面輻射源單位投影面積定向發(fā)射的積定向發(fā)射的輻射強度輻射強度。單位：單位：W/m2Sr輻射出射度輻射出射度e ：擴展輻射源擴展輻射源單位輻射面所輻射的單位輻射

2、面所輻射的通量通量（也稱輻射本（也稱輻射本領）。單位：領）。單位：W/m2輻射照度輻射照度Ee： 單位受照面上接受的單位受照面上接受的輻射通量輻射通量。單位。單位W/m2現(xiàn)在學習的是第二頁，共42頁光通量光通量v:v:單位時間內通過一定面積發(fā)射、傳播或接受的單位時間內通過一定面積發(fā)射、傳播或接受的光能量光能量，又稱光功率又稱光功率Pv，是光能的時間變化率。單位：流明，是光能的時間變化率。單位：流明lm發(fā)光強度發(fā)光強度vv： 點輻射源在給定方向上通過單位立體角內的點輻射源在給定方向上通過單位立體角內的光通量光通量。單。單位位cd 光亮度光亮度L Lv ：輻射表面定向發(fā)射的輻射表面定向發(fā)射的光強度

3、光強度。單位：。單位：cd/m2光出射度光出射度v ：面光源單位面積所輻射的面光源單位面積所輻射的光通量光通量（也稱發(fā)光本領）。（也稱發(fā)光本領）。單位：單位：lm/m2光照度光照度Ev：投射在單位面積上的投射在單位面積上的光通量光通量。單位。單位lx現(xiàn)在學習的是第三頁，共42頁現(xiàn)在學習的是第四頁，共42頁1、兩者的相同點：、兩者的相同點：光度量和輻射度量的定義、定義方程是一光度量和輻射度量的定義、定義方程是一一對應的。一對應的。輻射度量和光度量都是波長的函數(shù)。輻射度量和光度量都是波長的函數(shù)。2、兩者的不同點：、兩者的不同點：符號不同：輻射度量下標為符號不同：輻射度量下標為e，例如，例如Qe，e

4、，Ie，Me，Ee，光度量下標為，光度量下標為v，Qv，v，Iv，Lv，Mv，Ev。單位不同（略）單位不同（略）研究范圍不同，光度量只在可見光區(qū)研究范圍不同，光度量只在可見光區(qū)（nm)才有意義。才有意義。現(xiàn)在學習的是第五頁，共42頁晴天陽光直射地面照度約為晴天陽光直射地面照度約為100000lx晴天背陰處照度約為晴天背陰處照度約為10000lx晴天室內北窗附近照度約為晴天室內北窗附近照度約為2000lx晴天室內中央照度約為晴天室內中央照度約為200lx晴天室內角落照度約為晴天室內角落照度約為20lx陰天室外陰天室外50500lx陰天室內陰天室內550lx月光（滿月）月光（滿月）2500lx日光

5、燈日光燈5000lx電視機熒光屏電視機熒光屏100lx閱讀書刊時所需的照度閱讀書刊時所需的照度5060lx在在40W白熾燈下白熾燈下1m遠處的照度約為遠處的照度約為30lx晴朗月夜照度約為晴朗月夜照度約為0.2lx黑夜黑夜0.001lx現(xiàn)在學習的是第六頁，共42頁其它基本概念其它基本概念見見P51、點源、點源2、擴展源（朗伯源、余弦輻射體）、擴展源（朗伯源、余弦輻射體）3、漫反射面（散射面）、漫反射面（散射面）4、定向輻射體（激光）、定向輻射體（激光）現(xiàn)在學習的是第七頁，共42頁導體、半導體和絕緣體導體、半導體和絕緣體半導體的特性半導體的特性半導體的能帶結構半導體的能帶結構見見P8本征半導體與

6、雜質半導體本征半導體與雜質半導體平衡和非平衡載流子平衡和非平衡載流子載流子的輸運過程載流子的輸運過程半導體的光吸收效應半導體的光吸收效應返返 回回現(xiàn)在學習的是第八頁，共42頁1、自然存在的各種物質，分為氣體、液體、固、自然存在的各種物質，分為氣體、液體、固體。體。2、固體按導電能力可分為：導體、絕緣體和介于兩、固體按導電能力可分為：導體、絕緣體和介于兩者之間的半導體。者之間的半導體。3、電阻率、電阻率10-6 10-3歐姆歐姆厘米范圍內厘米范圍內導體導體電阻率電阻率1012歐姆歐姆厘米以上厘米以上絕緣體絕緣體電阻率介于導體和絕緣體之間電阻率介于導體和絕緣體之間半導體半導體現(xiàn)在學習的是第九頁，共

7、42頁1、半導體電阻溫度系數(shù)一般是負的，而且對溫度變化非常敏感。、半導體電阻溫度系數(shù)一般是負的，而且對溫度變化非常敏感。根據(jù)這一特性，可制成熱電探測器件。根據(jù)這一特性，可制成熱電探測器件。2、導電性受極微量雜質的影響而發(fā)生十分顯著的變化。（純凈、導電性受極微量雜質的影響而發(fā)生十分顯著的變化。（純凈Si在室溫下電導率為在室溫下電導率為510-6/(歐姆歐姆厘米厘米)。摻入硅原子數(shù)百萬。摻入硅原子數(shù)百萬分之一的雜質時，電導率為分之一的雜質時，電導率為2 /(歐姆歐姆厘米厘米)3、半導體導電能力及性質受光、電、磁等作用的影響。、半導體導電能力及性質受光、電、磁等作用的影響?，F(xiàn)在學習的是第十頁，共42

8、頁1、本征半導體就是沒有雜質和缺陷的半導體。、本征半導體就是沒有雜質和缺陷的半導體。2、在絕對零度時，幾乎不導電。、在絕對零度時，幾乎不導電。3、在純凈的半導體中摻入一定的雜質，可以顯著地控制、在純凈的半導體中摻入一定的雜質，可以顯著地控制半導體的導電性質。半導體的導電性質。4、摻入的雜質可以分為施主雜質和受主雜質。、摻入的雜質可以分為施主雜質和受主雜質。5、施主雜質電離后成為不可移動的帶正電的施主離子，、施主雜質電離后成為不可移動的帶正電的施主離子，同時向導帶提供電子，使半導體成為電子導電的同時向導帶提供電子，使半導體成為電子導電的n型半導型半導體。體。見見P106、受主雜質電離后成為不可移

9、動的帶負電的受主離子，同時向、受主雜質電離后成為不可移動的帶負電的受主離子，同時向價帶提供空穴，使半導體成為空穴導電的價帶提供空穴，使半導體成為空穴導電的p型半導體。型半導體。 見見P10現(xiàn)在學習的是第十一頁，共42頁處于熱平衡狀態(tài)的半導體，在一定溫度下，載處于熱平衡狀態(tài)的半導體，在一定溫度下，載流子濃度一定。這種處于熱平衡狀態(tài)下的載流流子濃度一定。這種處于熱平衡狀態(tài)下的載流子濃度，稱為平衡載流子濃度。子濃度，稱為平衡載流子濃度。半導體的熱平衡狀態(tài)是相對的，有條件的。如果對半導體的熱平衡狀態(tài)是相對的，有條件的。如果對半導體施加外界作用，破壞了熱平衡的條件，這就半導體施加外界作用，破壞了熱平衡的

10、條件，這就迫使它處于與熱平衡狀態(tài)相偏離的狀態(tài)，迫使它處于與熱平衡狀態(tài)相偏離的狀態(tài)，這種處于這種處于非熱平衡狀態(tài)下的載流子濃度，非熱平衡狀態(tài)下的載流子濃度，稱為非平衡載流子稱為非平衡載流子濃度。濃度。處于非平衡狀態(tài)的半導體，其載流子濃度也不再是平處于非平衡狀態(tài)的半導體，其載流子濃度也不再是平衡載流子濃度，比它們多出一部分。比平衡狀態(tài)多出衡載流子濃度，比它們多出一部分。比平衡狀態(tài)多出來的這部分載流子稱為非平衡載流子。來的這部分載流子稱為非平衡載流子。 2、平衡載流子濃度、平衡載流子濃度3、非平衡載流子濃度、非平衡載流子濃度1、非平衡載流子、非平衡載流子現(xiàn)在學習的是第十二頁，共42頁非平衡載流子的產(chǎn)

11、生非平衡載流子的產(chǎn)生光注入光注入：其它方法其它方法：用光照使得半導體內部產(chǎn)生非平衡載流子。用光照使得半導體內部產(chǎn)生非平衡載流子。當光子的能量大于半導體的禁帶寬度時，光子就能把價帶電子激發(fā)到導當光子的能量大于半導體的禁帶寬度時，光子就能把價帶電子激發(fā)到導帶上去，產(chǎn)生電子空穴對，使導帶比平衡時多出一部分電子，價帶比帶上去，產(chǎn)生電子空穴對，使導帶比平衡時多出一部分電子，價帶比平衡時多出一部分空穴。平衡時多出一部分空穴。產(chǎn)生的非平衡電子濃度等于價帶非平衡空穴濃度。產(chǎn)生的非平衡電子濃度等于價帶非平衡空穴濃度。？ ？光注入產(chǎn)生非平衡載流子，導致半導體電導率增加。光注入產(chǎn)生非平衡載流子，導致半導體電導率增加

12、。電注入、高能粒子輻照等。電注入、高能粒子輻照等。現(xiàn)在學習的是第十三頁，共42頁擴散擴散漂移漂移復合復合現(xiàn)在學習的是第十四頁，共42頁1、物體受光照射，一部分光被物體反射，一部分光被物體吸收，、物體受光照射，一部分光被物體反射，一部分光被物體吸收，其余的光透過物體。其余的光透過物體。2、吸收包括：本征吸收、雜質吸收、自由載流子吸收、激子吸收、吸收包括：本征吸收、雜質吸收、自由載流子吸收、激子吸收、晶體吸收晶體吸收3、本征吸收、本征吸收由于光子作用使電子由價帶躍遷到導帶由于光子作用使電子由價帶躍遷到導帶4、只有在入射光子能量大于材料的禁帶寬度時，才能發(fā)生本、只有在入射光子能量大于材料的禁帶寬度時

13、，才能發(fā)生本征激發(fā)征激發(fā)現(xiàn)在學習的是第十五頁，共42頁見見P12現(xiàn)在學習的是第十六頁，共42頁1、絕對黑體的概念、絕對黑體的概念見見P142、基爾霍夫定律、基爾霍夫定律3、譜朗克輻射公式、譜朗克輻射公式 4、斯忒藩、斯忒藩-玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律5、維恩位移定律、維恩位移定律現(xiàn)在學習的是第十七頁，共42頁光電效應光電效應1、光電效應的定義、光電效應的定義光照射到物體表面上使物體發(fā)射電子、或導電率發(fā)生變光照射到物體表面上使物體發(fā)射電子、或導電率發(fā)生變化、或產(chǎn)生光電動勢等，這種因光照而引起物體電學特化、或產(chǎn)生光電動勢等，這種因光照而引起物體電學特性發(fā)生改變性發(fā)生改變統(tǒng)稱統(tǒng)稱為光電效應為光電效應光

14、電效應包括外光電效應和內光電效應光電效應包括外光電效應和內光電效應2、光電效應的分類、光電效應的分類3、外光電效應的定義外光電效應的定義物體受光照后物體受光照后向外發(fā)射電子向外發(fā)射電子多發(fā)生于金屬和多發(fā)生于金屬和金屬氧化物金屬氧化物(又叫光電發(fā)射效應又叫光電發(fā)射效應)4、內光電效應的定義內光電效應的定義物體受到光照后所產(chǎn)生的光電子只在物質內部而物體受到光照后所產(chǎn)生的光電子只在物質內部而不會不會逸出物體外部逸出物體外部多發(fā)生在半導體多發(fā)生在半導體5、光熱效應的定義現(xiàn)在學習的是第十八頁，共42頁內光電效應又分為光電導效應和光生伏特效應內光電效應又分為光電導效應和光生伏特效應光電導效應：光電導效應：

15、半導體受光照后，內部產(chǎn)生光生載流子，使半導體中載流半導體受光照后，內部產(chǎn)生光生載流子，使半導體中載流子數(shù)顯著增加而電阻減少的現(xiàn)象子數(shù)顯著增加而電阻減少的現(xiàn)象光生伏特效應：光生伏特效應：光照在半導體光照在半導體PN結或金屬結或金屬半導體接觸上時，會在半導體接觸上時，會在PN結或金屬結或金屬半導體接觸的兩側產(chǎn)生半導體接觸的兩側產(chǎn)生光生電動勢光生電動勢。PN結的光生伏特效應：當用適當波長的光照射結的光生伏特效應：當用適當波長的光照射PN結時，由于結時，由于內建場的內建場的作用作用（不加外電場），光生電子拉向（不加外電場），光生電子拉向n區(qū)，光生空穴拉向區(qū)，光生空穴拉向p區(qū)，相當區(qū)，相當于于PN結上加

16、一個結上加一個正電壓正電壓。半導體內部產(chǎn)生電動勢半導體內部產(chǎn)生電動勢（光生電壓）（光生電壓）；如將；如將PN結短路，則會出現(xiàn)結短路，則會出現(xiàn)電流電流（光生電流）（光生電流）?，F(xiàn)在學習的是第十九頁，共42頁 光熱效應光熱效應：材料受光照射后，光子能量與晶：材料受光照射后，光子能量與晶 格格相互作用，振動加劇，溫度升高，材料的性質發(fā)生相互作用，振動加劇，溫度升高，材料的性質發(fā)生變化變化熱釋電效應熱釋電效應：介質的極化強度隨溫度變化而變：介質的極化強度隨溫度變化而變化，引起電荷表面電荷變化的現(xiàn)象化，引起電荷表面電荷變化的現(xiàn)象輻射熱計效應輻射熱計效應：入射光的照射使材料由于受熱而：入射光的照射使材料由

17、于受熱而造成電阻率變化的現(xiàn)象造成電阻率變化的現(xiàn)象溫差電效應溫差電效應：由兩種材料制成的結點出現(xiàn)溫差而：由兩種材料制成的結點出現(xiàn)溫差而在兩結點間產(chǎn)生電動勢，回路中產(chǎn)生電流在兩結點間產(chǎn)生電動勢，回路中產(chǎn)生電流現(xiàn)在學習的是第二十頁，共42頁1、光電檢測器件的分類、光電檢測器件的分類2、光電檢測器件中的噪聲、光電檢測器件中的噪聲3、光電檢測器的特性參數(shù)、光電檢測器的特性參數(shù)現(xiàn)在學習的是第二十一頁，共42頁 光電檢測器件是利用物質的光電效應把光信號轉換成電信號的器件. 光電檢測器件分為兩大類:光子(光電子)檢測器件熱電檢測器件現(xiàn)在學習的是第二十二頁，共42頁光電管光電管光電倍增管光電倍增管真空攝像管真空

18、攝像管 變像管變像管 像增強管像增強管光敏電阻光敏電阻光電池光電池光電二極管光電二極管 光電三極管光電三極管 光纖傳感器光纖傳感器 電荷耦合器件電荷耦合器件CCD熱電偶熱電偶/熱電堆熱電堆熱輻射計熱輻射計/熱敏電阻熱敏電阻熱釋電探測器熱釋電探測器現(xiàn)在學習的是第二十三頁，共42頁光子器件光子器件熱電器件熱電器件響應波長有選擇性，一般有截響應波長有選擇性，一般有截止波長，超止波長，超 過該波長，器件過該波長，器件無響應。無響應。響應波長無選擇性，對可見光響應波長無選擇性，對可見光到遠紅外的各種波長的輻射同到遠紅外的各種波長的輻射同樣敏感樣敏感響應快，吸收輻射產(chǎn)生信號需響應快，吸收輻射產(chǎn)生信號需要的

19、時間短，要的時間短， 一般為納秒到一般為納秒到幾百微秒幾百微秒響應慢，一般為幾毫秒響應慢，一般為幾毫秒現(xiàn)在學習的是第二十四頁，共42頁1.4.1.光電探測器中的噪聲光電探測器中的噪聲 從示波器中可以看到，在一定波長的光照下光電探測器輸出的光電信號并不是平直的，而是在平均值上下隨機的起伏，見下圖所示。 圖中的直流信號值 這種隨機的、瞬間的幅度不能預知的起伏，稱為噪聲。這種隨機的、瞬間的幅度不能預知的起伏，稱為噪聲。 一般用均方噪聲電流來表示噪聲值的大?。?噪聲電流的均方值 代表了單位電阻上所產(chǎn)生的功率，它是確定的可測得的正值。 TdttiTiI0)(1平均dtitiTtiiTn2022)(1)(

20、平均2ni現(xiàn)在學習的是第二十五頁，共42頁 把噪聲這個隨機時間函數(shù)進行頻譜分析，就得到噪聲功率隨頻率變化關系，即把噪聲這個隨機時間函數(shù)進行頻譜分析，就得到噪聲功率隨頻率變化關系，即噪聲功率譜噪聲功率譜S(f)。S(f)數(shù)值定義為頻率數(shù)值定義為頻率f的噪聲在的噪聲在1 電阻上所產(chǎn)生的功率，電阻上所產(chǎn)生的功率，即即S(f)= 。 左下圖所示，根據(jù)功率譜與頻率的關系，常見噪聲分為兩種：功率譜大小與頻率無關的稱白噪左下圖所示，根據(jù)功率譜與頻率的關系，常見噪聲分為兩種：功率譜大小與頻率無關的稱白噪聲；功率譜與聲；功率譜與f近似成反比的稱為近似成反比的稱為lf噪聲。噪聲。 一般光電檢測系統(tǒng)的噪聲包括右上圖

21、所示三種：一般光電檢測系統(tǒng)的噪聲包括右上圖所示三種：(1) 光子噪聲光子噪聲 包括：信號輻射產(chǎn)生的噪聲和背景輻射產(chǎn)生的噪聲。包括：信號輻射產(chǎn)生的噪聲和背景輻射產(chǎn)生的噪聲。(2)探測器噪聲探測器噪聲 包括：熱噪聲、散粒噪聲、產(chǎn)生包括：熱噪聲、散粒噪聲、產(chǎn)生-復合噪聲、復合噪聲、1f噪聲和溫度噪聲。噪聲和溫度噪聲。(3)信號放大及處理電路噪聲信號放大及處理電路噪聲 )(2fin現(xiàn)在學習的是第二十六頁，共42頁 噪聲在實際的光電探測系統(tǒng)中是極其有害的。 由于噪聲總是與有用信號混在一起，因而影響對信號特別是微弱信號的正確探測。 一個光電探測系統(tǒng)的極限探測能力往往受探測系統(tǒng)的噪聲所限制。 所以在精密測量

22、、通信、自動控制等領域，減小和消除噪聲是十分重要的問題。現(xiàn)在學習的是第二十七頁，共42頁光電探測器光電探測器常見的噪聲常見的噪聲(5種種) 熱噪聲熱噪聲 散粒噪聲散粒噪聲 產(chǎn)生產(chǎn)生-復合噪聲復合噪聲 1/f噪聲噪聲 溫度噪聲溫度噪聲現(xiàn)在學習的是第二十八頁，共42頁 或稱約翰遜噪聲或稱約翰遜噪聲，即載流子無規(guī)則的熱運動造成的噪，即載流子無規(guī)則的熱運動造成的噪聲。聲。 導體或半導體中每一電子都攜帶著電子電量作隨導體或半導體中每一電子都攜帶著電子電量作隨機運動機運動(相當于微電脈沖相當于微電脈沖)，盡管其平均值為零，盡管其平均值為零，但瞬時電流擾動在導體兩端會產(chǎn)生一個均方根電但瞬時電流擾動在導體兩端

23、會產(chǎn)生一個均方根電壓，稱為熱噪聲電壓。壓，稱為熱噪聲電壓。 熱噪聲存在于任何電阻中，熱噪聲存在于任何電阻中，熱噪聲與溫度成正比熱噪聲與溫度成正比，與頻率無關，熱噪聲又稱為白噪聲。與頻率無關，熱噪聲又稱為白噪聲?，F(xiàn)在學習的是第二十九頁，共42頁 因載流子熱運動引起的電流起伏或電壓起伏稱為熱噪聲。因載流子熱運動引起的電流起伏或電壓起伏稱為熱噪聲。 熱噪聲均方電流和熱噪聲均方電壓分別由下式?jīng)Q定熱噪聲均方電流和熱噪聲均方電壓分別由下式?jīng)Q定 式中式中 k k是玻爾茲曼常數(shù)；是玻爾茲曼常數(shù)； T T是溫度是溫度(K)(K)； R R是器件電阻值；是器件電阻值； f f為所取的通帶寬度為所取的通帶寬度( (

24、頻率范圍頻率范圍) )。 載流子熱運動速度取決于溫度，所以熱噪聲功率與溫度有關。載流子熱運動速度取決于溫度，所以熱噪聲功率與溫度有關。在溫度一定時，熱噪聲只與電阻和通帶有關，故熱噪聲又稱白噪聲。在溫度一定時，熱噪聲只與電阻和通帶有關，故熱噪聲又稱白噪聲。fRkTvRfkTinn4422在常溫下適合于在常溫下適合于101012 12 HzHz頻率以頻率以下范圍下范圍現(xiàn)在學習的是第三十頁，共42頁2、散粒噪聲、散粒噪聲 隨機起伏所形成的噪聲稱為散粒噪聲隨機起伏所形成的噪聲稱為散粒噪聲,也叫也叫散彈噪聲散彈噪聲。入射到光輻射探測器表面的光子是隨機起伏的；入射到光輻射探測器表面的光子是隨機起伏的；光電

25、子從光電陰極表面的逸出的是隨機的；光電子從光電陰極表面的逸出的是隨機的；PN結中通過結區(qū)的載流子也是隨機的；結中通過結區(qū)的載流子也是隨機的；它們都是一種散粒噪聲源。散粒噪聲電流的表達式為它們都是一種散粒噪聲源。散粒噪聲電流的表達式為 式中，式中，q為電子電荷；為電子電荷； I為器件輸出平均電流；為器件輸出平均電流； f為所取的帶寬。為所取的帶寬。散粒噪聲也是與頻率無關、與帶寬有關的白噪聲。散粒噪聲也是與頻率無關、與帶寬有關的白噪聲。 fqI2i2n散粒噪聲是光電探測器的固有特性，對大多數(shù)光電探測器的研究散粒噪聲是光電探測器的固有特性，對大多數(shù)光電探測器的研究表明：散粒噪聲具有支配地位。例如光伏

26、器件的表明：散粒噪聲具有支配地位。例如光伏器件的PN結勢壘是產(chǎn)生散粒噪結勢壘是產(chǎn)生散粒噪聲的主要原因。聲的主要原因?，F(xiàn)在學習的是第三十一頁，共42頁半導體受光照，載流子不斷產(chǎn)生半導體受光照，載流子不斷產(chǎn)生-復合。復合。在平衡狀態(tài)時，在載流子產(chǎn)生和復合的平均數(shù)是一定的在平衡狀態(tài)時，在載流子產(chǎn)生和復合的平均數(shù)是一定的但在某一瞬間載流子的產(chǎn)生數(shù)和復合數(shù)是有起伏的。但在某一瞬間載流子的產(chǎn)生數(shù)和復合數(shù)是有起伏的。載流子濃度的起伏引起半導體電導率的起伏。載流子濃度的起伏引起半導體電導率的起伏。產(chǎn)生產(chǎn)生-復合噪聲電流均方值復合噪聲電流均方值式中式中, I為器件輸出總的平均電流；為器件輸出總的平均電流； N0

27、為總的自由載流子數(shù)；為總的自由載流子數(shù)； 為載流子壽命；為載流子壽命； f為測量噪聲的頻率。為測量噪聲的頻率。)2(1 42022fNfIin現(xiàn)在學習的是第三十二頁，共42頁4、1f噪聲（噪聲（閃爍噪聲或低頻噪聲閃爍噪聲或低頻噪聲） 這種噪聲的功率譜近似與頻率成反比，故稱這種噪聲的功率譜近似與頻率成反比，故稱1/f 噪聲。其噪聲電流噪聲。其噪聲電流的均方值近似為的均方值近似為 式中式中 , 接近于接近于2； 在在0.81.5之間；之間； c是比例常數(shù)。是比例常數(shù)。 、 、c值由實驗測得。值由實驗測得。在半導體器件中在半導體器件中1f噪聲與器件表面狀態(tài)有關。多數(shù)器件的噪聲與器件表面狀態(tài)有關。多數(shù)

28、器件的1/f 噪聲在噪聲在300Hz以上時已衰減到很低水平，所以頻率再高時可忽略不計。以上時已衰減到很低水平，所以頻率再高時可忽略不計。頻率越低頻率越低噪聲越大噪聲越大ffcIin2現(xiàn)在學習的是第三十三頁，共42頁5 5、溫度噪聲、溫度噪聲由于器件本身溫度變化引起的噪聲稱為溫度噪聲。溫度噪聲電流的由于器件本身溫度變化引起的噪聲稱為溫度噪聲。溫度噪聲電流的均方值為均方值為式中式中,G,Gt t為器件的熱導；為器件的熱導； C Ct tG Gt t是器件的熱時間常數(shù)，是器件的熱時間常數(shù)， C Ct t是器件的熱容；是器件的熱容； T T是溫度是溫度(K)(K)。在低頻時，在低頻時， 1 1 ；上式

29、可簡化為；上式可簡化為低頻時溫度噪聲也具有白噪聲的性質。低頻時溫度噪聲也具有白噪聲的性質。？ )2(1 4222ttnfGfkTit2)2(tftnGfkTt224現(xiàn)在學習的是第三十四頁，共42頁 上述各種噪聲源的功率譜分布可用下圖表示。 由圖可見；在頻率很低時，lf 噪聲起主導作用；當頻率達到中間頻率范圍時，產(chǎn)生-復合噪聲比較顯著；當頻率較高時，只有白噪聲占主導地位，其它噪聲影響很小當頻率較高時，只有白噪聲占主導地位，其它噪聲影響很小了。？了。？ 五種噪聲都與f有關，f 是等效噪聲帶寬，簡稱為帶寬。若光電系統(tǒng)中的放大器或網(wǎng)絡的功率增益為A(f)，功率增益的最大值為Am(下圖所示)，則噪聲帶寬

30、為 0)(1dffAAfm現(xiàn)在學習的是第三十五頁，共42頁1.4.2. 光電探測器的特性參數(shù)光電探測器的特性參數(shù) 1.響應率響應率 探測器的輸出信號電壓Vs或電流Is與入射的輻射通量 之比，稱為電壓響應率或電流響應率Sv Sv的單位為vw，SI的單位為AW。2.光譜響應率光譜響應率 探測器在波長為的單色光照射下，輸出的電壓Vs( )或電流Is( )與入射的單色輻射通量 ( )之比稱為光譜響應率。即 Sv( )或SI( )隨波長的變化關系稱為探測器的光譜響應曲線。響應率與光譜響應率的響應率與光譜響應率的區(qū)別是什么？區(qū)別是什么？eeeSvVSSIIS 或e)()()()()()(eSIeSvISV

31、S或現(xiàn)在學習的是第三十六頁，共42頁3.等效噪聲功率（等效噪聲功率（NEP） 如果投射到探測器敏感元件上的輻射功率所產(chǎn)生的輸出電壓（或電流）正好如果投射到探測器敏感元件上的輻射功率所產(chǎn)生的輸出電壓（或電流）正好等于探測器本身的噪聲電壓（或電流）等于探測器本身的噪聲電壓（或電流），則這個輻射功率就叫做，則這個輻射功率就叫做“噪聲等效功率噪聲等效功率”。通常。通常用符號用符號“NEP”NEP”表示表示式中式中 稱為信噪比。稱為信噪比。 噪聲等效功率是信噪比為噪聲等效功率是信噪比為1 1的探測器探測到的最小輻射功率。的探測器探測到的最小輻射功率。其值愈小，探測其值愈小，探測器所能探測到的輻射功率愈小，探測器愈靈敏器所能探測到的輻射功率愈小，探測器愈靈敏。4.探測率與比探測率（探測率與比探測率（D與與D） 等效噪聲功率等效噪聲功率NEP與人們的習慣不一致。所以，通常用與人們的習慣不一致。所以，通常用NEP的倒數(shù)，即探測的倒數(shù)，即探測率率D作為探測器探測最小光信號能力的指標。作為探測器探測最小光信號能力的指標。探測率探測率D的表達式為的表達式為對于探測器，對于探測器，D越大越好越大越好。 比探測