光電探測(cè)器是一種受光器件,具有光電變換功能。光敏器件的種類繁多,有光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光晶閘管、集成光敏器件等;有雪崩型的及非雪崩型的;有PN結(jié)型、PIN結(jié)型及異質(zhì)結(jié)型的等。由于光電探測(cè)器的響應(yīng)速度快，體積小,暗電流小,使之在光纖通訊系統(tǒng)、光纖測(cè)試系統(tǒng)、光纖傳感器、光隔離器、彩電光纖傳輸、電視圖象傳輸、快速光源的光探測(cè)器、微弱光信號(hào)的探測(cè)、激光測(cè)距儀的接收器件、高壓電路中的光電測(cè)量及光電互感器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸、光電自動(dòng)控制及光測(cè)量等方面得到了廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體光電探測(cè)器是用半導(dǎo)體材料制作的能接收和探測(cè)光輻射的器件。光照射到器件的光敏區(qū)時(shí)，它就能將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，是一種光電轉(zhuǎn)換功能的測(cè)光元件。它在國家防御和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要和較廣的應(yīng)用。半導(dǎo)體光電探測(cè)器可分為光電導(dǎo)型和光伏型兩種。光電導(dǎo)型是指各種半導(dǎo)體光電導(dǎo)管，即光敏電阻；光伏型包括光電池、P-N結(jié)光電二極管、PIN光電二級(jí)管、雪崩光電二極管、光電三級(jí)管等。熱探測(cè)器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高，從而改變了它的電學(xué)性能。廣東小尺寸光電探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)
光電探測(cè)器的基本工作機(jī)理包括三個(gè)過程：(1)光生載流子在光照下產(chǎn)生;(2)載流子擴(kuò)散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。當(dāng)探測(cè)器表面有光照射時(shí)，如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv，則價(jià)帶電子可以躍遷到導(dǎo)帶形成光電流。當(dāng)光在半導(dǎo)體中傳輸時(shí)，光波的能量隨著傳播會(huì)逐漸衰減，其原因是光子在半導(dǎo)體中產(chǎn)生了吸收。半導(dǎo)體對(duì)光子的吸收主要的吸收為本征吸收，本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。通過測(cè)試半導(dǎo)體的本征吸收光譜除了可以得到半導(dǎo)體的禁帶寬度等信息外，還可以用來分辨直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體。本征吸收導(dǎo)致材料的吸收系數(shù)通常比較高，由于半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)所以半導(dǎo)體具有連續(xù)的吸收譜。從吸收譜可以看出，當(dāng)本征吸收開始時(shí)，半導(dǎo)體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對(duì)于硅材料，由于其是間接帶隙材料，與三五族材料相比躍遷幾率較低，因而只有非常小的吸收系數(shù)，同時(shí)導(dǎo)致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。飛博光電高轉(zhuǎn)換效率光電探測(cè)器新報(bào)價(jià)光電探測(cè)器能把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
當(dāng)光線照在物體上，使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫內(nèi)光電效應(yīng)。利用這種現(xiàn)象可以制成陰極射線管、光電倍增管和攝像管的光陰極等。半導(dǎo)體材料的價(jià)帶與導(dǎo)帶間有一個(gè)帶隙，其能量間隔為Eg。一般情況下，價(jià)帶中的電子不會(huì)自發(fā)地躍遷到導(dǎo)帶，所以半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不如導(dǎo)體。但如果通過某種方式給價(jià)帶中的電子提供能量，就可以將其激發(fā)到導(dǎo)帶中，形成載流子，增加導(dǎo)電性。光照就是一種激勵(lì)方式。當(dāng)入射光的能量hν≥Eg(Eg為帶隙間隔)時(shí)，價(jià)帶中的電子就會(huì)吸收光子的能量，躍遷到導(dǎo)帶，而在價(jià)帶中下一個(gè)空穴，形成一對(duì)可以導(dǎo)電的電子——空穴對(duì)。這里的電子并未逸出形成光電子，但顯然存在著由于光照而產(chǎn)生的電效應(yīng)。因此,這種光電效應(yīng)就是一種內(nèi)光電效應(yīng)。從理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,要使價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶,也存在一個(gè)入射光的極限能量,即Eλ=hν0=Eg,其中ν0是低頻限(即極限頻率ν0=Egh)。這個(gè)關(guān)系也可以用長波限表示,即λ0=hcEg。入射光的頻率大于ν0或波長小于λ0時(shí),才會(huì)發(fā)生電子的帶間躍遷。當(dāng)入射光能量較小,不能使電子由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶時(shí),有可能使電子吸收光能后,在一個(gè)能帶內(nèi)的亞能級(jí)結(jié)構(gòu)間躍遷。
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)。一定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)。光子型探測(cè)器是有選擇性響應(yīng)波長的探測(cè)器件。
光相干接收機(jī)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字信號(hào)處理功能。數(shù)字相干接收機(jī)的解調(diào)過程是完全線性的；所有傳輸光信號(hào)的復(fù)雜幅度信息包括偏振態(tài)在檢測(cè)后被保存分析，因此可以進(jìn)行各種信號(hào)補(bǔ)償處理，比如做色度色散補(bǔ)償和偏振模式色散補(bǔ)償。這就使得長距離傳輸?shù)逆溌吩O(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)單，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的非相干光通信是要通過光路補(bǔ)償器件來進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)裙ぷ鞯?。（傳統(tǒng)傳輸鏈路的色散問題，即光信號(hào)各個(gè)組成成分在光纖中傳輸時(shí)，抵達(dá)時(shí)間不一樣。）相干接收機(jī)比普通的接收機(jī)靈敏度高大約20dB,因此在傳輸系統(tǒng)中無中繼的距離就會(huì)越長。得益于接收機(jī)的高靈敏度，我們可以減少在長距離傳輸光路上進(jìn)行放大的次數(shù)?；谝陨显?，相干光通信可以減少長距離傳輸?shù)墓饫w架設(shè)成本，簡(jiǎn)化光路放大和補(bǔ)償設(shè)計(jì)，因此在長距離傳輸網(wǎng)上成為了主要的應(yīng)用技術(shù)。在相干光通信中主要利用了相干調(diào)制和外差檢測(cè)技術(shù)。低失真光電探測(cè)器有什么
利用外光電效應(yīng)制成的光子型探測(cè)器是真空電子器件，如光電管、光電倍增管和紅外變像管等。廣東小尺寸光電探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)
1873年，英國W.史密斯發(fā)現(xiàn)硒的光電導(dǎo)效應(yīng)，但是這種效應(yīng)長期處于探索研究階段，未獲實(shí)際應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著半導(dǎo)體的發(fā)展，各種新的光電導(dǎo)材料不斷出現(xiàn)。在可見光波段方面，到50年代中期，性能良好的硫化鎘、硒化鎘光敏電阻和紅外波段的硫化鉛光電探測(cè)器都已投入使用。60年代初，中遠(yuǎn)紅外波段靈敏的Ge、Si摻雜光電導(dǎo)探測(cè)器研制成功，典型的例子是工作在3～5微米和8～14微米波段的Ge:Au（鍺摻金）和Ge:Hg光電導(dǎo)探測(cè)器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可變禁帶寬度的三元系材料的研究取得進(jìn)展。工作原理和特性光電導(dǎo)效應(yīng)是內(nèi)光電效應(yīng)的一種。當(dāng)照射的光子能量hv等于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg時(shí)，光子能夠?qū)r(jià)帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生導(dǎo)電的電子、空穴對(duì),這就是本征光電導(dǎo)效應(yīng)。這里h是普朗克常數(shù)，v是光子頻率,Eg是材料的禁帶寬度（單位為電子伏）。因此，本征光電導(dǎo)體的響應(yīng)長波限λc為λc=hc/Eg=1.24/Eg(μm)式中c為光速。本征光電導(dǎo)材料的長波限受禁帶寬度的限制。廣東小尺寸光電探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)
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