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第二章 光电探测器概述

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第二章 光电探测器概述. 2.1 光电探测器分类. 本专题学习要求 : 1. 了解光电探测器的基本概念。 2. 了解光电探测器的基本分类。. 光电探测器的定义. 光电探测器是一种能够将光辐射量转换为电量(电流或电压)的器件,是光电系统的核心组成部分。. 光电探测器的发展史. 1873 年,英国的 Smith 和 May 在大西洋横断海底电信局所进行的实验中发现,当光照射到用作电阻的 se 棒后,其电阻值约改变 30 %; 同年 Simens 将铂金绕在这种 se 棒上,制成了第一个光电池;

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Presentation Transcript
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2.1 光电探测器分类

本专题学习要求:

1.了解光电探测器的基本概念。

2.了解光电探测器的基本分类。

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光电探测器的定义

光电探测器是一种能够将光辐射量转换为电量(电流或电压)的器件,是光电系统的核心组成部分。

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光电探测器的发展史

1873年,英国的Smith和May在大西洋横断海底电信局所进行的实验中发现,当光照射到用作电阻的se棒后,其电阻值约改变30%;

同年Simens将铂金绕在这种se棒上,制成了第一个光电池;

1888年,德国的Hallwachs在作Hertz的电磁波实验中,发现光照射到金属表面上会引起电子发射;

1909年,Richtmeyer发现,封入真空中的Na光电阴极所发射的电子总数与照射的光子数成正比,奠定了光电管的基础;

接着美国的Zworkyn研制出各种光电阴极材料,并制造出了光电倍增管,并于1933年发明了光电摄像管;

1950年,美国的Weimer等人研制出光导摄像管;

1970年,Boyle等人发明了CCD(电荷耦合器件)

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光电探测器的分类

光电探测器工作的基础是光辐射对探测器产生的物理效应,一般来说,光电探测器的物理效应通常分为两大类:

1.光子效应

2.光热效应。

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光子效应

光子效应,是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。

探测器吸收光子后,直接引起分子或原子的内部电子状态的改变,因此该类探测器能够对光波频率表现出选择性,并且直接与电子作用使得其响应速度较快。

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外光电效应

外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。这种现象多发生于金属和金属氧化物。

典型器件:光电管、光电倍增管。

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内光电效应

内光电效应是光电效应的一种,主要由于光量子作用,引发物质电化学性质变化。

内光电效应又可分为:

1.光电导效应

2.光生伏特效应。

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PN结

PN结是内光电器件的基础,采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。

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光电导效应

光电导效应指固体受光照而改变其电导率。

典型器件:光敏电阻。

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光生伏特效应

光生伏特效应是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。

典型器件:光电池、光电二极管,雪崩二极管。

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光热效应

光热效应是指光热器件吸收光辐射能量后,并不直接引起内部电子状态的改变,而是把光能转变为晶格的热运动,引起探测元件的温度上升,从而使得其电学或者物理性质发生变化。

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其他的一些分类
  • 依材料分类:

直接带隙半导体材料还是间接带隙半导体材料。 依波段分类:

紫外光波段、可见光波段、红外波段、远红外波段等。

  • 依内部增益分类:

光电探测器分为有内部增益和无内部增益两大类。