光電技術(shù) 第五周 周二已授課

1、第二章 光電探測(cè)器概述光電探測(cè)器是一種將輻射能轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)的器件，是光電系統(tǒng)的核心組成部分，在光電系統(tǒng)中的作用是發(fā)現(xiàn)信號(hào)、測(cè)量信號(hào)，并提取必要的信息。1光電探測(cè)器的分類光電倍增管硅、鍺光電二極管鉛錫光輻射探測(cè)III-V族化合物探測(cè)器硅、鍺摻雜探測(cè)器三元合金（HgCdTe)探測(cè)器負(fù)電子親和勢(shì)半導(dǎo)體光電陰極InGaAs光通信探測(cè)器GaAs/AlGaAs量子阱探測(cè)器與FET集成光探測(cè)器(1)光電子發(fā)射探測(cè)器(2)光電導(dǎo)探測(cè)器(3)光伏探測(cè)器(4)光電磁探測(cè)器 光子探測(cè)器簡(jiǎn)述 2光電探測(cè)器的分類在光電探測(cè)器的發(fā)展中，最受重視的是入射光子和材料的電子發(fā)生各種相互作用的光電子效應(yīng)。幾乎所有情況下，所用的材

2、料部是半導(dǎo)體。眾多的光電子效應(yīng)中，只有光電子發(fā)射效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)和光電磁效應(yīng)得到廣泛的應(yīng)用?；诠怆娮影l(fā)射效應(yīng)的器件在吸收了大于紅外波長(zhǎng)的光子能量從器件材料中的電子能逸出材料表面，這種器件稱為外光電效應(yīng)器件。 基于光電導(dǎo)、光伏特和光電磁效應(yīng)的器件，在吸收了大于紅外波長(zhǎng)的光子能量以后，器件材料中出現(xiàn)光生自由電子和空穴，這種器件稱為內(nèi)光電效應(yīng)器件。(1)光電子發(fā)射探測(cè)器(2)光電導(dǎo)探測(cè)器(3)光伏探測(cè)器(4)光電磁探測(cè)器 1光子探測(cè)器 內(nèi)光電 外光電3 光電子發(fā)射探測(cè)器：真空光電管、光電倍增管。真空光電管由光電陰極和陽極構(gòu)成，用于響應(yīng)要求極快場(chǎng)合。光電倍增管應(yīng)用最廣，其內(nèi)部有電子倍增

3、系統(tǒng)，有很高的電 流增益，能檢測(cè)極微弱的光輻射信號(hào)。光電子發(fā)射探測(cè)器主要用于可見光，對(duì)紅外響應(yīng)只有：銀一氧一銫光電陰極（1.25微米）和新發(fā)展的負(fù)電子親和勢(shì)光電陰極（890納米）只適用近紅外探測(cè)。光電子發(fā)射探測(cè)器 利用光電子發(fā)射效應(yīng)的探測(cè)器光電子發(fā)射效應(yīng)也稱外光電效應(yīng)：入射輻射使電子從光電陰極表面發(fā)射到周圍的空間中，即產(chǎn)生光電子發(fā)射。所需光能量取決于光電陰極的逸出功。因此，入射光超過某個(gè)長(zhǎng)波限，光子能量低于陰極材料逸出功就不能產(chǎn)生光電子發(fā)射。陽極接收光電陰極發(fā)射的光電子所產(chǎn)生的光電流正比入射輻射的功率。4光電導(dǎo)效應(yīng)：大多數(shù)半導(dǎo)體和絕緣體光照下電阻減少。入射光輻射與晶格原子或雜質(zhì)原子的束縛電子相互作用，產(chǎn)生自由電子一空穴對(duì)(本征光電導(dǎo))、或自由電子/空穴(非本征光電導(dǎo))，從而使電導(dǎo)增加。所激發(fā)的載流子仍保留在材料內(nèi)部，光電導(dǎo)是內(nèi)光電效應(yīng)。本征光電導(dǎo)，光子的能量要超過禁帶寬度，才能激發(fā)出自由電子一空穴對(duì)。因此要求 (2)光電導(dǎo)探測(cè)器 利用光電導(dǎo)效應(yīng)的探測(cè)器本征光電導(dǎo)體的長(zhǎng)波限非本征光電導(dǎo)的長(zhǎng)波限5入射光輻射與晶格原子相互作用，產(chǎn)生自由電子一空穴對(duì)(本征光電導(dǎo))或與雜質(zhì)原