基于其他二维材料的光电探测器
基于其他二维材料的光电探测器
正是由于石墨烯的出现，其他的2维材料才重获新生。这里还有数百种层状材料，能在单层状态下保持稳定，其性能对于石墨烯是一定的补充。过渡金属氧化物（TMOs）和过渡族金属二硫属化物（TMDs）都有层状的结构。
Mo光电探测器
大多数TMDs的性能已被研究过许多年，而生产二维薄膜的追求开始于Frindt 与Yoffe在1963年的开创性工作。自从1980年代单层Mo的结构和光学性能就已被探究过的。
（a）（b）
图3.1 （a）2维晶体的能带图，其考虑了到小的肖特基势垒和偏压；（b）光电导探测器的
能带图，其考虑到了空穴陷阱
Mo有一个很大的1.3eV间接带隙，这在1维的Mo中却变成了一个1.8eV直接带隙[77,78]。这改变了其光学性能，例如其吸收光谱和光致发光的特性。[77]中，与大块的Mo相比，1维Mo的发冷光量子区域有1000倍的增强。在1维Mo中光抽运控制的谷极化已被验证过，其极化过程持续时间超过了1ns。
与典型的直接带隙的半导体相比，TMDs可以具有额外的光电优势，这是因为它的机械柔韧性和简单的加工过程。大多的基于TMD s的光电探测器工作在偏压下，像一个光电二极管或者光电导体（如图3.1（a）（b））一样。举个例子，光电导的1维Mo探测器被发现有880A 的光响应频率（[80]；图3.2（b）（d）)，但是有一个长的响应时间（约9s），还有GeTe探测器被报道有
= A 和6ms的响应时间。此外，通过变换层数来调整能隙的能力可允许对不同波长的光的探测。这些器件的局限性——很大的暗电流和低于1Hz的响应频率——被通过运用在1维W下可实现一个光电二极管的pn结的分离门电极解决了。基于其他众多层状材料的光电材料，包括Mo
（=0.57A ），GaSe(=2.8A ),GaS(=19A ), (=3.95A ),黑磷和W(=22μA )，它们都应经被报道过。在金属-TMD结上的强PTE效应可以用于产生热能的应用上。
（a）（b）
（c）（d）
图3.2（a）SLG/ W/SLG半导体异质结器件的示意图；（b）一维Mo光电探测器示意图；
（c）SLG/ W/SLG半导体异质结器件在不同门电压下的I-V关系曲线；（d）有无光照下Mo 光电探测器光响应频率（（a）、（c）引自[79]，（b）、（d）引自[80]）
一个通过把Mo与石墨烯结合起来的新颖混合器件已被验证，其中Mo层提供可见光的吸收和载流子的俘获，其室温下约为5 A ，其QE约为32%。其速度被限制在约1Hz，这是由于约1s
的俘获寿命。一种包含了一对被一窄隧道结分离的堆叠的SLG相关的器件，其显示了很强的通道电导率的光选性和宽频带之外的（可见光到MIR）光响应特性（＞1A ，在MIR中）。新晶体管基于被六方氮化硼分隔的两层石墨烯电极之间垂直输送的机制上，Mo或W层都已被报道（如图3.2（a）（b））。同样的混合器件显示出潜在的光电探测器的性能（约为0.1A ，EQE约为30%）。在这些器件当中，石墨烯层被用来当做功函数可调的电极，而强光相互作用和光子俘获的TMD被用作光敏材料。
SnS纳米带探测器
SnS可固体化、薄膜化、廉价、无毒、有很好的环境相容性，因此成为太阳能电池吸收层材料的最佳选择[81-89]。
图3.3 （a）SnS光电探测器的结构示意图，插图是SnS纳米带的SEM；（b）SnS纳米带中的光生载流子产生；（c）在有/无光照情况下的电流密度-电压曲线；（d）SnS纳米带和颗粒在瞬态光照下的电流密度随时间的变化曲线（引自[90]）
SnS纳米薄膜的载流子浓度约为-，电导率较低为–s ，载流子迁移率较低约为10-。
陈等人通过多元醇回流作用合成的硫化锡（SnS）纳米带，具有10-20纳米的
厚度和几个微米的长度，通过把SnS纳米带组装成光电传导器件测试了纳米带的光电导性能，如图3.3（a）（b）。在AM 1.5 G 光照下发现其具有出色的光敏性，快速的响应和恢复时间的特点，和稳定的开/关循环性能，计算发现平均光电流密度约87 A ，光响应度约为0.87 mA ，图3.3（c）（d）。
表性能常数
参考描述响应度探测器类
型带宽波长IQE
（%）
EQE
（%）
18,19 石墨烯-金
属结 6.1mA 光电流
（PV/PTE）
>40GHz 可见光，近
红外
10 0.5
30,37, 52 石墨烯p-n
结10m A
光电流（PTE）可见光35 2.5
20-22 集成波导管
石墨烯0.13 A 光电流
（PV/PTE）
>20GHz 1.3-2.75μm10 10
90 石墨烯-硅
异质结0.435A 肖特基光电二
极管
1kHz 0.2-1μm65
31 室温偏压下
的石墨烯0.2m A 测辐射热可见光，红
外
94 低温下双通
道双层石墨烯V
测辐射热>1GHz 10μm
105 混合石墨烯
-量子点 A
光电晶体管100Hz 0.3-2μm50 25
63 有THz触角
的石墨烯 1.2V 过阻尼等离子
体波
1,000μm
120 有交叉触角
的石墨烯5n A 光伏和光诱导
光电二极管i
20GHz 2.5THz
147,14 8 石墨烯
-TMD-石墨
烯异质结构
0.1 A
垂直光电二极
管
<650nm 30
130 偏压下的
Mo 880 A
光电导体0.1Hz <700nm
143 石墨烯双层
异质结构>1 A
光电晶体管1Hz 0.5-3.2μm
7,8,13
4 W p-n结16m A p-n光电晶体
管
<750nm 60 3
136 GaS纳米带
19.1 A
光电导体>10Hz 0.25-0.5μm
光电探测器原理
光电探测器原理
光电探测器原理及应用 光电探测器种类繁多，原则上讲，只要受到光照后其物理性质发生变化的任何材料都可以用来制作光电探测器。现在广泛使用的光电探测器是利用光电效应工作的，是变光信号为电信号的元件。 光电效应分两类，内光电效应和外光电效应。他们的区别在于，内光电效应的入射光子并不直接将光电子从光电材料 内部轰击出来，而只是将光电材料内部的光 电子从低能态激发到高能态。于是在低能态 留下一个空位——空穴，而高能态产生一个 自由移动的电子，如图二所示。 硅光电探测器是利用内光电效应的。 由入射光子所激发产生的电子空穴对，称为光生电子空穴对，光生电子空穴对虽然仍在材料内部，但它改变了半导体光电材料的导电性能，如果设法检测出这种性能的改变，就可以探测出光信号的变化。 无论外光电效应或是内光电效应，它们的产生并不取决于入射光强，而取决于入射光波的波长λ或频率ν，这是因为光子能量E只和ν有关： E=hν（1） 式中h为普朗克常数，要产生光电效应，每个光子的能量必须足够大，光波波长越短，频率越高，每个光子所具有的能量hν也就越大。光强只反映了光子数量的多少，并不反映每个光子的能量大小。 目前普遍使用的光电探测器有耗尽层光电二极管和雪崩光电二极管，是由半导体材料制作的。 半导体光电探测器是很好的固体元件，主要有光导型，热电型和P—N结型。但在许多应用中，特别是在近几年发展的光纤系统中，光导型探测器处理弱信号时噪声性能很差；热电型探测器不能获得很高的灵敏度。而硅光电探测器在从可见光到近红外光区能有效地满足上述条件，是该波长区理想的光接收器件。 一、耗尽层光电二极管 在半导体中，电子并不处于单个的分裂 能级中，而是处于能带中，一个能带有许多
-光电探测器原理
上海大学2014 ～2015学年春季学期本科生课程考试 小论文 课程名称：电子科学与技术新探索（专题研讨课） 课程编号： 10426056 论文题目: 光电探测器原理 本科生生姓名: 陆申阳学号: 12121765 论文评语: 成绩: 任课教师: 徐闰 评阅日期:
光电探测器原理原理 姓名：陆申阳 学号：12121765 摘要：光电探测器的原理主要是利用光电效应和光热效应。对于不同类型的光电探测器，他们的工作原理也不尽相同。本文以雪崩光电二极管、光电二极管、光热探测器为例具体介绍了它们们的工作原理。 Abstract:The primary principle of photodetector are photoelectric effect and photothermal effect.But,there are some distinctions of different photodetectors.The principles of photodiode,avalanche photodiode and optothermal detector are as follows. 关键词：雪崩光电二极管，光电二极管，热敏电阻，光电效应 Key words:avalanche photodiode,photodiode,photoelectric effect 简介：近年来，光电子系统已经运用到各个行业、各个领域。对于光电子系统，其最最重要的一部分光电探测器一直作为光电子系统的眼睛而存在。对于光电探测器，按照其辐射作用方式的不同，整体上可以分为光子探测器和光热探测器。按照具体的工作机理，光子探测器又可以分为光电导探测器、光敏电阻、雪崩光电二极管、光电二极管、光电发射探测器、光电管等；光热探测器可以分为热敏电阻、热电偶等。以下分别以光电二极管、雪崩光电二极管、热敏电阻为例具体介绍其工作原理。 一、光电二极管（PD） （一）、原理 光电效应可以分为内光电效应和外光电效应，内光电效应又可以分为光电导效应和光生伏特效应。 光电二极管的基本原理就是利用了光生伏特效应。光辐射照射半导体结上时，光子降价电子激发到导带，形成光生电子——空穴对，光生电子——空穴对在自建电场的作用下被分别扫向两端，形成光生电动势。即光生伏特效应。
InGaAs PIN 光电探测器
SHINE-YOU TECHNOLOGY CO., LTD Addr: 3F,Bld.5,Shangsha Innovative Science & Tech Park,Futian,Shenzhen,China,518048 Tel: +86-755-29812573 Email: info@https://www.360docs.net/doc/c59652343.html, https://www.360docs.net/doc/c59652343.html, 微型封装（MINI CAN ）InGaAs PIN 光电探测器 特点： 微型封装，封装尺寸≤2.41 mm 高响应 工作电压 5V 超低暗电流 单针脚密封 工作温度 -40～+85℃ 应用： 光纤通信 数据/图像传输 光纤传感 光测量仪器仪表 最大额定值： 工作温度（℃） -40～+125 存储温度（℃） -50～+125 正向电流（mA ） 4/8 反向电压（V ） ≥20 光电特性（T = 25℃，Vr = 5 V ） 参数 指标 测 试 条 件 光敏面直径（μm ） 75/300 带宽（GHz ） 1.5/0.5 RL = 50 Ω λ= 1310 nm 0.85/0.80 响应度（A/W ） λ= 1550 nm 0.90/0.85 暗电流（nA ） 0.3 / 1 总电容（pF ） 0.6/6.0 f = 1 MHz 响应度一致性（dB ） ±0.2 λ = 1530～1620 nm, T = -10～+85℃ 注意事项 （1）静电对器件有极大伤害，使用中要保证人体、测试仪表、检验装置及工作台接地良好。 （2）电源需有稳压装置，且不可在开关电源过程中产生冲击电压损害器件。 （3）焊接时烙铁应接地良好，温度控制在260℃±5℃，时间不超过5 秒。 （4）测试正向电压时要监控正向电流，不超过100 μA ，否则会击穿器件而失效。
光电探测技术
第一章： 1，光电检测系统的基本组成及各部分的主要作用？ 光源——光学系统——被测对象——光学变换——光电转换——电信号放大与处理[存储，显示，控制] 作用：光学变换：将被测量转换为光参量，有时需要光信号的匹配处理，目的是更好的获得待测量的信息。 电信号放大与处理的作用：存储，显示，控制。 第二章： 1、精密度、准确度、精确度、误差、不确定度的意义、区别。 答：精密度高指偶然误差较小，测量数据比较集中，但系统误差大小不明确； 准确度高指系统误差较小，测量数据的平均值偏离真值较少； 精确度高指偶然误差和系统误差都比较小，测量数值集中在真值附近； 误差=测量结果-真值；不确定度用标准偏差表示。 2、朗伯辐射体的定义？有哪些主要特性？ 答：定义：辐射源各方向的辐亮度不变的辐射源。特性：自然界大多数物体的辐射特性，辐亮度与观察角度无关。 3、光谱响应度、积分响应度、量子效率、NEP、比探测率的定义、单位及物理意义。 答：灵敏度又叫响应度，定义为单位辐射度量产生的电信号量，记作R，电信号可以是电流，称为电流响应度；也可以是电压，称为电压响应度。对应不同辐射度量的响应度用下标来表示。辐射度量测量中，测不同的辐射度量，应当用不同的响应度。 对辐射通量的电流响应度(AW-1 ) 对辐照度的电流响应度(AW-1 m 2 ) E 对辐亮度的电流响应度(AW-1 m 2 Sr)L 量子效率：在单色辐射作用于光电器件时，单位时间产生的的光电子数与入射的光子数之比，为光电器件的量子效率。 NEP：信噪比等于1时所需要的最小输入光信号的功率。单位：W。物理意义：反映探测器理论探测能力的重要指标。 比探测率：定义；物理意义：用单位探测系统带宽和单位探测器面积的噪声电流来衡量探测器的探测能力。 第三章： 1、光源的分类及各种光源的典型例子；相干光源和非相关光源包括哪些？ 答：按照光波在时间、空间上的相位特征，一般将光源分成相干光源和非相干光源；按发光机理可分为：热辐射光源，常用的有：太阳、黑体源、白炽灯，典型军事目标辐射；气体辐射光源，广泛用作摄影光源；固体辐射光源，用于数码、字符和矩阵的显示；激光光源，应用：激光器。相干光源：激光；非相关光源：普通光源。 2、对一个光电检测系统的光源通常都有哪方面要求？ 答：1.波长（光谱）特性2.发光强度（光功率）3.光源稳定性（强度、波长） 3、辐射效率和发光效率的概念及意义 答：在给定λ1～λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需比，称为该辐射源在规定光谱范围内的辐射效率；某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功/率之比，就是该光源的发光效率。 4、色温，配光曲线的概念及意义 答：色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的
光电探测器
一`光电探测器 第一节 光辐射探测器的主要指标 光信号的探测是光谱测量中的重要一环，在不同的场合和针对不同的目的所采用的探测器也不同，最重要的考虑是探测器的应用波长范围、探测灵敏度以及响应时间。光探测器是将光辐射能转变为另一种便于测量的物理量的器件，它的门类繁多，一般来说可以按照在探测器上所产生的物理效应，分成光热探测器、光电探测器和光压探测器，光压探测器使用得很少。本章将着重介绍光谱学测量中常用的探测器。 光热探测器是探测元件吸收光辐射后引起温度的变化，例如光能被固体晶格振动吸收引起固体的温度升高，因此对光能的测量可以转变为对温度变化的测量。这种探测器的主要特点是：具有较宽的光波长响应范围，但时间响应较慢，测量灵敏度相对也低一些，经常用于光功率或光能量的测量。 光电探测器是将光辐射能转变为电流或电压信号进行测量，是最常使用的光信号探测器。它的主要特点是：探测灵敏度高，时间响应快，可以对光辐射功率的瞬时变化进行测量，但它具有明显的光波长选择特性。光电探测器又分内光电效应器件和外光电效应器件，内光电效应是通过光与探测器靶面固体材料的相互作用，引起材料内电子运动状态的变化，进而引起材料电学性质的变化。例如半导体材料吸收光辐射产生光生载流子，引起半导体的电导率发生变化，这种现象称为光电导效应，所对应的器件称为光导器件；又如半导体PN 结在光辐照下，产生光生电动势，称为光生伏特效应，利用这种效应制成的器件称为光伏效应器件。 外光电效应器件是依据爱因斯坦的光电效应定律，探测器材料吸收辐射光能使材料内的束縛电子克服逸出功成为自由电子发射出来。 P k E h E -=ν ---------------------------------- (2.1-1) 上式中 νh 是入射光子的能量，E p 是探测器材料的功函数，即光电子的逸出功，E k 是光电子离开探测器表面的动能。这种探测器有一个截止频率和截止波长C ν和C λ： h p E c = ν , () ()nm eV E E hC p p C 1240= = λ --------(2.1-2)
光电探测器原理
光电探测器原理及应用 光电探测器种类繁多，原则上讲，只要受到光照后其物理性质发生变化的任何材料都可以用来制作光电探测器。现在广泛使用的光电探测器是利用光电效应工作的，是变光信号为电信号的元件。 光电效应分两类，内光电效应和外光电效应。他们的区别在于，内光电效应 的入射光子并不直接将光电子从光电材料内 部轰击出来，而只是将光电材料内部的光电 子从低能态激发到高能态。于是在低能态留 下一个空位——空穴，而高能态产生一个自 由移动的电子，如图二所示。 硅光电探测器是利用内光电效应的。 由入射光子所激发产生的电子空穴对，称为光生电子空穴对，光生电子空穴对虽然仍在材料内部，但它改变了半导体光电材料的导电性能，如果设法检测出这种性能的改变，就可以探测出光信号的变化。 无论外光电效应或是内光电效应，它们的产生并不取决于入射光强，而取决于入射光波的波长λ或频率ν，这是因为光子能量E只和ν有关： E=hν（1） 式中h为普朗克常数，要产生光电效应，每个光子的能量必须足够大，光波波长越短，频率越高，每个光子所具有的能量hν也就越大。光强只反映了光子数量的多少，并不反映每个光子的能量大小。 目前普遍使用的光电探测器有耗尽层光电二极管和雪崩光电二极管，是由半导体材料制作的。 半导体光电探测器是很好的固体元件，主要有光导型，热电型和P—N结型。但在许多应用中，特别是在近几年发展的光纤系统中，光导型探测器处理弱信号时噪声性能很差；热电型探测器不能获得很高的灵敏度。而硅光电探测器在从可见光到近红外光区能有效地满足上述条件，是该波长区理想的光接收器件。一、耗尽层光电二极管 在半导体中，电子并不处于单个的分裂 能级中，而是处于能带中，一个能带有许多
光谱用光电探测器介绍_百度文库解析
光谱用光电探测器介绍(卓立汉光 光探测器按照工作原理和结构，通常分为光电探测器和热电探测器，其中光电探测器包括真空光电器件(光电倍增管等和固体光电探测器(光电二极管、光导探测器、CCD 等。 ● 光电倍增管(PHOTOMULTIPLIER TUBES，PMT 光电倍增管(PMT是一种具有极高灵敏度的光探测器件，同时还有快速响应、低噪声、大面积阴极(光敏面等特点。 典型的光电倍增管，在其真空管中，包括光电发射阴极(光阴极和聚焦电极、电子倍增极和电子收集极(阳极的器件。当光照射光阴极，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，通过进一步的二次发射得到倍增放大；放大后的电子被阳极收集作为信号输出(模拟信号输出。因为采用了二次发射倍增系统，光电倍增管在可以探测到紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器件中具有极高的灵敏度和极低的噪声。 从接受入射光方式上来分，光电倍增管有侧窗型(Side-on和端窗型(Head-on两种结构。 侧窗型的光电倍增管，从玻璃壳的侧面接收入射光，而端窗型光电倍增管是从玻璃壳的顶部接收入射光。通常情况下，侧窗型光电倍增管价格较便宜，并在分光光度计和通常的光度测定方面有广泛的使用。大部分的侧窗型光电倍增管使用了不透明光阴极(反射式光阴极和环形聚焦型电子倍增极结构，这使其在较低的工作电压下具有较高的灵敏度。 端窗型(也称作顶窗型光电倍增管在其入射窗的内表面上沉积了半透明光阴极(透过式光阴极，使其具有优于侧窗型的均匀性。端窗型光电倍增管的特点还包括它拥有从更大面积的光敏面(几十平方毫米到几百平方厘米的光阴极。端窗型光电倍增管中还有针对高能物理实验用的，可以广角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗的光电倍增管。
光电探测器 入门详细解析
光电探测器 摘要 本文研究了近期崛起的高科技新秀：光电探测器。本文从光电探测器的分类、原理、主要参数、典型产品与应用、前景市场等方面简单介绍了光电探测器，使大家对光电探测器有一个初步的理解。了解光电探测材料的原理不仅有利于选择正确适宜的光电探测材料，而且对研发新的光电探测器有所帮助 一、简单介绍引入 光电探测器是指一类当有辐射照射在表面时，性质会发生各种变化的材料。光电探测器能把辐射信号转换为电信号。辐射信号所携带的信息有：光强分布、温度分布、光谱能量分布、辐射通量等，其进过电子线路处理后可供分析、记录、储存和显示，从而进行探测。 光电探测器的发展历史： 1826年，热电偶探测器→1880，金属薄膜测辐射计→1946，热敏电阻→20世纪50年代，热释电探测器→20世纪60年代，三元合金光探测器→20世纪70年代，光子牵引探测器→20世纪80年代，量子阱探测器→近年来，阵列光电探测器、电荷耦合器件（CCD） 这个被誉为“现代火眼金睛”的光电探测材料无论在经济、生活还是军事方面，都有着不可或缺的作用。 二、光电探测材料的分类。 由于器件对辐射响应的方式不一样，以此可将光电探测器分为两大类，分别是光 1
子探测器和热探测器。 ○1光子探测器：光子，是光的最小能量量子。单光子探测技术，是近些年刚刚起步的一种新式光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数，以实现对极微弱目标信号的探测。光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10－14W）信号探测中的一种新技术。 ○2利用光热效应制作的元件叫做热探测器，同时也叫热电探测器。（光热效应指的是当材料受光照射后，光子能量会同晶格相互作用，振动变得剧烈，温度逐渐升高，由于温度的变化，而逐渐造成物质的电学特性变化）。 若将光电探测器按其他种类分类，则 按应用分类：金属探测器，非成像探测器（多为四成像探测器），成像探测器（摄像管等）。 按波段分类：红外光探测器（硫化铅光电探测器），可见光探测器（硫化镉、硒化镉光敏电阻），紫外光探测器。 2
光电探测器及应用
要正确选择光电探测器，首先要对探测器的原理和参数有所了解。 1.光电探测器 光电二极管和普通二极管一样，也是由PN结构成的半导体，也具有单方向导电性，但是在电路中它不作为整流元件，而是把光信号转变为电信号的光电传感器件。 普通二极管在反向电压工作时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相较大，以便接收入射光。光电二极管在反向电压工作下的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增加到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换为电信号，称为光电传感器件。 2.红外探测器 光电探测器的应用大多集中在红外波段，关于选择红外波段的原因在这里就不再冗余了，需要特别指出的是60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外辐射，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高好几个数量级。另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。 红外线根据波长可以分为近红外，中红外和远红外。近红外指波长为0.75—3微米的光波，中红是指3—20微米的光波，远红外是指20—1000微米的波段。但是由于大气对红外线的吸收，只留下三个重要的窗口区，即1—3,3—5和8—14可以让红外辐射通过。因为有这三个窗口，所以可以被应用到很多方面，比如红外夜视，热红外成像等方面。 红外探测器的分类： 按照工作原理可以分为：红外红外探测器，微波红外探测器，玻璃破碎红外测器，振动红外探测器，激光红外探测器，超声波红外探测器，磁控开关红外探测器，开关红外探测器，视频运动检测报警器，声音探测器等。 按照工作方式可以分为：主动式红外探测器和被动式红外探测器。 被动红外探测器是感应人体自身或外界发出的红外线的。主动式红外探测器一般为对射，红外栅栏等，是探测器本身发射红外线。 按照探测范围可以分为：点控红外探测器，线控红外探测器，面控红外探测器，空间防范红外探测器。 点源是探测元是一个点。用于测试温度，气体分析和光谱分析等 线阵是几个点排成一条线。用于光谱分析等 面阵是把很多个点源放在仪器上形成一个面。主要用于成像。 四象限是把一个点源分成四个象限。用于定位和跟踪。
光电探测器综述(PD)分解
光电探测器综述 摘要：近年来，围绕着光电系统开展了各种关键技术研究，以实现具有高集成 度、高性能、低功耗和低成本的光电探测器（Photodetector）及光电 集成电路（OEIC）已成为新的重大挑战。尤其是具有高响应速度，高量 子效率和低暗电流的高性能光电探测器，不仅是光通信技术发展的需 要，也是实现硅基光电集成的需要，具有很高的研究价值。本文综述了 近十年来光电探测器在不同特性方向的研究进展及未来几年的发展方 向，对其的结构、相关工艺和制造的研究具有很重要的现实意义。 关键词：光电探测器，Si ,CMOS Abstrac t: In recent years, around the photoelectric system to carry out the study of all kinds of key technologies, in order to realize high integration, high performance, low power consumption and low cost of photoelectric detector (Photodetector) and optoelectronic integrated circuit (OEIC) has become a major new challenge. Especially high response speed ，high quantum efficiency, and low dark current high-performance photodetector, is not only the needs for development of optical communication technology, but also realize the needs for silicon-based optoelectronic integrated,has the very high research value.This paper reviews the development of different characteristics and results of photodetector for the past decade, and discusses the photodetector development direction in the next few years,the study of high performance photoelectric detector, the structure, and related technology, manufacturing, has very important practical significance. Key Word: photodetector, Si ,CMOS 一、光电探测器 概念 光电探测器在光通信系统中实现将光转变成电的作用，这主要是基于半导体材料的光生伏特效应，所谓的光生伏特效应是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。（光电导效应是指在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态，而引起材料电导率的变化的象。即当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导体材料，且光辐射能量又足够强，光电材料价带上的电子将被激发到导带上去，使光导体的电导率变大
光电探测器(光电二极管)
光电探测器(光电二极管) 本文介绍了光电与系统的组成，阐述了光电二极管的分类及原理，本文着重介绍了pn 光电二极管，及其结构原理。 1引言 自年第一台红宝石激光器问世以来,古老的光学发生了革命性的变化与此同时,电子学也突飞猛进地向前发展.光学和电子学紧密联合形成了光电子学这一崭新的学科.由此发展起来的光电子高新技术, 已深入到人们生活的各个领域, 从光纤通信, 镭射唱盘到海湾战争中的现代化武器, 都和光电子技术密切相关.而光电探测器则是光电子系统中不可缺少的重要器件.可以毫不夸大地说, 没有光电探测器件, 就没有今天的光电子学系统 2工作原理 光电探测器的机理是光电效应原理，光电效应有三种：光电导效应，光生伏特效应，光电子发射效应。 光电导效应：在光照下，半导体吸收光子能量后，载流子的浓度增大，使材料的电导率增大，电阻率减小。 光生伏特效应：在光照下，p-n 结的两端产生电势差，当材料短接时能得到短路电流。 光电子发射效应：金属或半导体受光照射，如果光子能量足够大，可以使电子从材料表面逸出，成为真空中的自由电子。 利用这三种效应制作的光电探测器称为光子探测器。 除光子探测器外，光电探测器还有热探测器，其机理是材料因吸收光辐射能量使其自身温度升高，从而改变它的电学性能。 光电探测器的分类： 2.1．pn 光电二极管 2.1.1、空间电荷区 考虑两块半导体晶体，n 型和p 型。 n 型：电子很多而空穴很少；p 型: 空穴很多而电子很少。 单独的n 型和p 型半导体是电中性的。 光电二极管 pin 光电二极管 雪崩光电二极管 光电三极管 光电池 光敏电阻 光电倍增管 热释电探测器 热敏电阻 热电偶 气动管
半导体光电探测器的原理及其应用(精)
半导体光电探测器 摘要：本文介绍了光电与系统的组成、一些半导体光电探测器的工作原理及其特性，最后阐述了光电导探测器与光伏探测器的区别。 关键词：半导体光电探测器，光电系统，光电导探测器，光伏探测器 引言 光电探测器是一种受光器件,具有光电变换功能。光敏器件的种类繁多,有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光晶闸管、集成光敏器件等;有雪崩型的及非雪崩型的;有PN结型、PIN结型及异质结型的等。由于光电探测器的响应速度快,体积小,暗电流小,使之在光纤通讯系统、光纤测试系统、光纤传感器、光隔离器、彩电光纤传输、电视图象传输、快速光源的光探测器、微弱光信号的探测、激光测距仪的接收器件、高压电路中的光电测量及光电互感器、计算机数据传输、光电自动控制及光测量等方面得到了广泛应用。 半导体光电探测器是用半导体材料制作的能接收和探测光辐射的器件。光照射到器件的光敏区时，它就能将光信号转变成电信号，是一种光电转换功能的测光元件。它在国防和工农业生产中有着重要和广泛的应用。 半导体光电探测器可分为光电导型和光伏型两种。光电导型是指各种半导体光电导管，即光敏电阻；光伏型包括光电池、P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等。本文首先介绍了光电系统的组成，然后分别介绍其工作原理及其特性，最后将这两类探测器进行比较。 一、光电子系统的组成 现代光电子系统非常复杂，但它的基本组成可用图l来说明:待传送信号经过编码器编码后加到调制器上去调制光源发出的光，被调制后的光由发射光学系统发送出去.发射光学系统又称为发射天线，因为光波是一种电磁波，发射光学系统所起的作用和无线电发射天线所起的作用完全相同.发送出去的光信号经过传输介质，如大气等，到达接收端.由接收光学系统或接收天线将光聚焦到光电探测器上，光电过长距离传输后会衰减，使接收到的信号一般很弱，因此需要用前置放大器将其放大，然后进行解码，还原成发送端原始的待传送信号，最后由终端显示器显示出来. 图1-1光电子系统图 二、半导体探测器的原理 1、光电导探测器 光电导探测器主要是通过电阴值的变化来检测，以下我将以光敏电阻为例介绍其工作原理。光敏电阻又称光导管, 它没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用时既可加直流电压, 也
光电导探测器在生活中的应用实例
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/c59652343.html, 光电导探测器在生活中的应用实例 作者：王然升 来源：《科学与财富》2018年第01期 摘要：光电导探测器应用广泛，本文以光敏电阻为例加以说明。本文以一款声光控开关为例说明光敏电阻在生活中的重要作用，文章主要讲解声光控开关的原理和声控灯延时时间控制方法。 关键词：光敏电阻；声光控；开关；延时 光电导探测器是指利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器件。光电导效应是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。 光电导探测器在军事和国民经济的各个领域都有广泛用途，在可见光或红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制以及光度计量等，其中光敏电阻是光电导检测器中最重要的一个。本文以光敏电阻在声光控开关电路中的应用加以描述。 声光控电路是目前应用非常广泛的一种自动控制电路，广泛应用于楼梯照明灯的自动控制。当光线照度较强或无声音时照明灯不亮，只有光线较暗，且声音较强时，照明灯才会发光，应用非常方便。电路如下图所示： 一、电路及工作原理 声光控电路原理图如图1所示。在图示电路中，220V市电经二极管VD1～VD4整流电路的整流，R1、VD6、C1组成+9V稳压滤波电路，三极管VT从R5获得正向偏置。 当有较强的光线照射到光敏电阻G上时，G阻值变小，Q点处于低电位，加到与非门F1A 的一个输入端1脚，此时不管2脚输入为什么电平，其输出端均为高电平，F1B则输出低电平。此时，8、9脚输入低电平，F1C输出高电平，于是F1D输出低电平，因此晶闸管VS是关断的，电灯H不亮。 当光线较弱时，G阻值增大，近于断开状态，于是Q点为高电位。但如果没有声音信号，驻极体话筒阻值较大，VT的基极电位较高，VT呈导通状态，则M点仍处于低电位，所以 F1A仍输出高电平，电灯H仍然不亮。只有光线较弱，且有声音信号存在时，声音信号使话 筒MIC产生电信号。此信号经C3耦合到三极管VT的基极，使VT瞬时截止，M点迅速变成高电位。这时，M、Q两点均处于高电位，使得F1A输出端为低电位，F1B输出高电位，使二极管VD5导通，C2迅速充电；与此同时，F1C输入高电平，输出低电平，F1D输出高电平，VS经R2获得高电位而导通，电灯H点亮。一般声音信号存在时间较短，所以VT的截止时间也较短。但灯H应有一定的点亮时间，这就需要一定的时间延迟，其工作过程是：当声音信 号消失后，M点恢复到低电平状态，于是F1A输出高电平，F1B输出低电平，VD5截止。这
各类光电探测器
各类光电探测器的工作原理、性能特点及主要应用 1、光敏电阻：工作原理：在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极 便构成光敏电阻。性能特点:具有体积小，坚固耐用，价格低廉，光谱响应范围宽等优点。主要应用：照明灯的光电控制电路，火焰探测报警器，照相机电子快门。 2、真空型光电管：工作原理：当入射光透过真空型光电管的入射窗照射到光电阴 极面上时，光电子就从阴极发射出去，在阴极和阳极之间形成的电场作用下，光电子在极间作加速运动，被高电位的阳极收集。 3、充气型光电管:工作原理：光照生电子在电场的作用下运动，途中与惰性气体 原子碰撞而电离，电离又产生新的电子，它与光电子一起都被阳极收集，形成数倍于真空型光电管的光电流。 4、光电倍增管：工作原理:是在光电管基础上研制的一种光电发射器件。 特点：光电倍增管具有极高的光电灵敏度、极快的响应速度、极低的暗电流 和低噪声，还能够在很大范围内调整内增益。应用:在微光探测、快速光子计数和微光时域分析等领域得到广泛的应用。 5、硅光电二极管：(b) 7、雪崩光电二极管：它利用光生载流子在强电场内的定向运动，产生的雪崩效应获得光电流的增益。特点：具有内增益的探测器，噪声比一般光电二极管要大些。应用：有助于微弱光信号的探测。 8、硅光电池:工作原理:如图3-10所示，当光作用于PN结时，耗尽区内的光生电子与空穴在内建电场力的作用下分别向N区和P区运动，在闭合的电路中将产生输出电
流I L，且负载电阻R L上产生电压降为U。 9、光电三极管：光电三极管的工作原理分为两个过程：一是光电转换；二是光电流 放大。 ?10、色敏光生伏特器件 ?11、光电位置敏感器件（PSD）：当光入射到PSD光敏层上距中心距离为x A时，在入射位置上产生与入射辐射成正比的信号电荷，此电荷形成的光电流通过电 阻p型层分别由电极1与2输出。 12、热敏电阻：工作原理:依据某些材料吸收入射辐射产生升温而引起电阻改变。 特点：①热敏电阻的温度系数大，灵敏度高；②结构简单，体积小。③电阻率高，热惯性小，适宜做动态测量。④阻值与温度的变化关系呈非线性。⑤稳定性好。 13、测辐射热电偶：是利用物质温差产生电动势的效应探测入射辐射的。 14、热释电器件：工作原理:热释电器件是一种利用热释电效应制成的热探测器件。 特点:光谱响应范围宽，对于从紫外到毫米量级的电磁辐射几乎都有平坦的响应，而且响应度都很高，但响应速度较低。
光电探测器
光电探测器 作者：小白你可以的 摘要 本文研究了近期崛起的高科技新秀：光电探测器。本文从光电探测器的分类、原理、主要参数、典型产品与应用、前景市场等方面简单介绍了光电探测器，使大家对光电探测器有一个初步的理解。了解光电探测材料的原理不仅有利于选择正确适宜的光电探测材料，而且对研发新的光电探测器有所帮助 一、简单介绍引入 光电探测器是指一类当有辐射照射在表面时，性质会发生各种变化的材料。光电探测器能把辐射信号转换为电信号。辐射信号所携带的信息有：光强分布、温度分布、光谱能量分布、辐射通量等，其进过电子线路处理后可供分析、记录、储存和显示，从而进行探测。 光电探测器的发展历史： 1826年，热电偶探测器→1880，金属薄膜测辐射计→1946，热敏电阻→20世纪50年代，热释电探测器→20世纪60年代，三元合金光探测器→20世纪70年代，光子牵引探测器→20世纪80年代，量子阱探测器→近年来，阵列光电探测器、电荷耦合器件（CCD） 这个被誉为“现代火眼金睛”的光电探测材料无论在经济、生活还是军事方面，都有着不可或缺的作用。 二、光电探测材料的分类。 由于器件对辐射响应的方式不一样，以此可将光电探测器分为两大类，分别是光子探测器和热探测器。 光子探测器 光电子发射探测器光电导探测 器 光伏探测器 热探测器 热敏电阻热电偶 热释电探测 器
○1光子探测器：光子，是光的最小能量量子。单光子探测技术，是近些年刚刚起步的一种新式光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数，以实现对极微弱目标信号的探测。光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10－14W）信号探测中的一种新技术。 ○2利用光热效应制作的元件叫做热探测器，同时也叫热电探测器。（光热效应指的是当材料受光照射后，光子能量会同晶格相互作用，振动变得剧烈，温度逐渐升高，由于温度的变化，而逐渐造成物质的电学特性变化）。 若将光电探测器按其他种类分类，则 按应用分类：金属探测器，非成像探测器（多为四成像探测器），成像探测器（摄像管等）。 按波段分类：红外光探测器（硫化铅光电探测器），可见光探测器（硫化镉、硒化镉光敏电阻），紫外光探测器。
光电探测器的应用
光电探测器的应用 摘要：光电探测技术利用光源在目标和背景上的反射或目标、背景本身辐射电磁波的差异来探测、识别目标并对它们进行跟踪、瞄准。光电探测设备与电子、雷达、声、磁等探测装备相辅相成，互为补充，各有特点，共同组成一个完整的战略、战术侦察探测体系。 目前，光电探测主要分为可见光探测、微光探测、红外探测、激光侦察、光电综合探测、卫星光电探测、机载光电探测、舰载光电探测和车载光电探测等多种。 1873年，英国W.史密斯发现硒的光电导效应，但是这种效应长期处于探索研究阶段，未获实际应用。第二次世界大战以后，随着半导体的发展，各种新的光电导材料不断出现。在可见光波段方面，到50年代中期，性能良好的硫化镉、硒化镉光敏电阻和红外波段的硫化铅光电探测器都已投入使用。60年代初，中远红外波段灵敏的Ge、Si掺杂光电导探测器研制成功，典型的例子是工作在3～5微米和8～14微米波段的Ge:Au（锗掺金）和Ge:Hg光电导探测器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可变禁带宽度的三元系材料的研究取得进展。 所谓光电导探测器就是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器件。所谓光电导效应，是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。光电导效应是内光电效应的一种。当照射的光子能量hv等于或大于半导体的禁带宽度Eg时，光子能够将价带中的电子激发到导带，从而产生导电的电子、空穴对,这就是本征光电导效应。这里h是普朗克常数，v是光子频率,Eg是材料的禁带宽度（单位为电子伏）。 光电导探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。光电导体的另一应用是用它做摄像管靶面。为了避免光生载流子扩散引起图像模糊，连续薄膜靶面都用高阻多晶材料,如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取镶嵌靶面的方法，整个靶面由约10万个单独探测器组成。 目前世界上发展比较快的光电探测技术有红外探测技术、激光探测技术以及光电综合探测技术。 红外探测系统中包括红外夜视仪和热像仪两大类。热像仪又称前视红外装置。主动红外夜视仪容易暴露自己，作用距离远，目前基本上被热像仪取代。热像仪是夜视装备中的新秀，目前国外200多种型号的第一代热成像仪装备卫星、车辆、飞机、直升机、舰艇、固定阵地、反坦克武器、防空武器，用于远距离侦察、监视、跟踪和探测伪装、地雷、化学战剂等。 70年代以后，激光测距机、激光目标指示器、激光雷达等激光侦察设备相继在各国三军中使用。第一代激光测距机以红宝石激光器和光电倍增管探测器为基础，在70年代末以后被性能更先进的第二代和第三代激光测距机取代。第二代激光测距主要采用掺铝钇钕石榴石激光器和硅光电二极管或雪崩光电二极管探测器.