光电探测器的种类..
光电探测器的几种类型
光电探测器的几种类型红外辐射光子在半导体材料中激发非平衡载流子电子或空穴、，引起电学性能变化。
因为载流子不逸出体外，所以称内光电效应。
量子光电效应灵敏度高，响应速度比热探测器快得多，是选择性探测器。
为了达到性能，一般都需要在低温下工作。
光电探测器可分为：1、光导型：又称光敏电阻。
入射光子激发均匀半导体中的价带电子越过禁带进入导带并在价带留下空穴，引起电导增加，为本征光电导。
从禁带中的杂质能级也可激发光生载流子进入导带或价带，为杂质光电导。
截止波长由杂质电离能决定。
量子效率低于本征光导，而且要求更低的工作温度。
2、光伏型：主要是p－n结的光生伏特效应。
能量大于禁带宽度的红外光子在结区及其附近激发电子空穴对。
存在的结电场使空穴进入p区，电子进入n区，两部分出现电位差。
外电路就有电压或电流信号。
与光导探测器比较，光伏探测器背影限探测率大于40％；不需要外加偏置电场和负载电阻，不消耗功率，有高的阻抗。
这些特性给制备和使用焦平面阵列带来很大好处。
3、光发射－Schottky势垒探测器：金属和半导体接触，典型的有PtSi/Si结构，形成Schottky势垒，红外光子透过Si层为PtSi吸收，电子获得能量跃上Fermi能级，留下空穴越过势垒进入Si衬底，PtSi层的电子被收集，完成红外探测。
充分利用Si集成技术，便于制作，具有成本低、均匀性好等优势，可做成大规模1024×1024甚至更大、焦平面阵列来弥补量子效率低的缺陷。
有严格的低温要求。
用这类探测器，国内外已生产出具有像质良好的热像仪。
PtSi/Si结构FPA是早制成的IRFPA。
4、量子阱探测器QWIP：将两种半导体材料A和B用人工方法薄层交替生长形成超晶格，在其界面，能带有突变。
电子和空穴被限制在低势能阱A层内，能量量子化，称为量子阱。
利用量子阱中能级电子跃迁原理可以做红外探测器。
90年代以来发展很快，已有512×512、640×480规模的QWIPGaAs/AlGaAs焦平面制成相应的热像仪诞生。
光电探测器
种类
• • • • 真空管光电探测器（PMT等） 半导体光电探测器 热电探测器 多通道探测器、成像器件
1.真空管光电探测器
• 利用在真空中光阴极受光辐照后产生光电子发射效应
光电阴极材料 • 光吸收系数大 • 传输能量损失小 • 光电子逸出功低
探测器窗口 • 透过率大
G n
AE
1.2光电倍增管
主要指标：
4. 暗电流 • 主要来源于阴极和倍 增级的热电子发射 • 决定了光电倍增管可 探测的最小光功率 • 暗电流与管子的工作 温度以及所加电压有 关
1.2光电倍增管
主要指标：
5.噪声等效功率 • 与阳极暗电流相等 的阳极输出电流所 需要的光功率决定 了光电倍增管可探 测的最小光功率 • ～10-15—10-16瓦， • ～10-18—10-19瓦（冷 却后），单光子探 测水平
单位时间内流出探测器件的光电子数与入射光子数之比
如有一探测器的灵敏度为0.5 A/W,其量子效率 为多少(光波长为1um)？
光探测器－参数
2.噪声等效功率（NEP） • 信噪比: SNR 信号的峰值和噪声的有效值(√带宽)之比
• NEP
NEP P S / N 1/ Hz
单位为W/Hz1/2
R1
C
R2
Vs
fC
图2.3 探测器的频率响应
f
Vmax
1 = c
T
i t dt
0
光探测器－参数
响应光谱 频谱响应 噪声
光探测器－噪声
1. 热噪声(thermal noise 或称Johnson noise)
白噪声
热噪声均方振幅电压值：
什么是光的光电探测器和光电导
什么是光的光电探测器和光电导？光的光电探测器和光电导是光电传感器的重要类型，用于检测和测量光信号。
本文将详细介绍光的光电探测器和光电导的原理、结构和应用。
1. 光电探测器（Photodetector）的原理和结构：光电探测器是一种能够将光信号转换为电信号的器件。
它基于光子的能量被半导体材料吸收，激发带载流子，从而形成电流的原理。
最常见的光电探测器类型是光电二极管（Photodiode）和光电倍增管（Photomultiplier Tube），前文已经详细介绍过。
除了这两种常见类型，还有其他一些光电探测器，如光电晶体管、光电场效应晶体管和光电导等。
光电探测器的结构和工作原理与具体的类型有关。
总体而言，光电探测器通常包括光敏元件、电极、引线和封装等部分。
光敏元件是用于吸收光信号并产生电荷载流子的材料，电极用于收集和测量电流，引线用于连接光电探测器与外部电路，封装则是保护和固定光电探测器的外壳。
2. 光电探测器的应用：光电探测器在许多领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：-光通信：光电探测器用于接收光信号，将光信号转换为电信号，并通过电路进行处理和解码，实现光通信的接收端。
-光测量：光电探测器可以用于测量光的强度、波长、频率和相位等参数，用于光谱分析、光度计和光谱仪等。
-光电检测：光电探测器可以用于检测物体的存在、位置和运动等，用于光电开关、光电传感和光电探测等应用。
-光电能转换：光电探测器可以将光能转化为电能，用于太阳能电池板和光伏发电系统等。
3. 光电导（Photoconductor）的原理和结构：光电导是一种能够根据光信号的强度来改变电导率的材料。
光电导的原理是光照射到材料上时，光子的能量被吸收，激发带载流子，从而改变材料的导电性能。
光电导材料通常是半导体材料，如硒化铟（Indium Selenide）、硒化镉（Cadmium Selenide）和硒化铅（Lead Selenide）等。
光电探测器的制作及其在通信领域中的应用
光电探测器的制作及其在通信领域中的应用光电探测器是一种将光信号转化为电信号的器件，也是光通信中关键的组成部分之一。
目前，光电探测器已经广泛应用于通信、医学、军事、航空等领域。
本文将介绍光电探测器的制作及其在通信领域中的应用。
一、光电探测器的制作1.1 探测器的种类常见的光电探测器有光电二极管、光电倍增管、光电子倍增管、光耦合器等。
其中，光电二极管是最常用的一种，它具有易用、低成本、体积小等优点。
1.2 制作工艺光电二极管的制作采用半导体工艺，主要包括以下几个步骤：（1）材料生长：在晶体生长炉中制备出探测器所需的半导体材料，比如硅、锗等。
（2）制作P-N结：在半导体片上涂上金属掩膜，经过光刻、腐蚀等工艺将掩膜除去，然后用掩膜后的半导体材料进行扩散或外延生长，形成P-N结。
（3）包装：将制作好的探测器芯片封装到保护壳内。
二、光电探测器在通信领域中的应用2.1 光通信光通信是一种基于光传输进行信息传输的技术，它具有带宽大、传输距离远、抗干扰性强等优点。
而光电探测器则是将光信号转化为电信号的核心器件。
在光通信系统中，光电探测器扮演着重要的角色，它能够将光信号转化为电信号，并通过信号处理器处理后输出。
2.2 光纤通道检测光纤通道检测是指使用光电探测器检测光纤通道的损耗和信号衰减，在光纤通讯系统中具有非常重要的作用。
光电探测器能够将光信号转化为电信号，通过信号处理器分析电信号的强度，从而确定光纤信道的损耗和衰减程度。
2.3 光纤传感光纤传感是利用光纤作为传感器进行信号检测的一种技术。
光电探测器则是将光信号转化为电信号的核心器件。
在光纤传感系统中，光电探测器通常与光纤衰减器、光源等组成一个光衰减传感器，用于检测光纤信号的衰减程度，从而确定被测量的物理量。
2.4 医疗领域在医疗领域中，光电探测器常用于医学影像系统中的探测器和光源。
光电探测器能够将光信号转化为电信号，并通过信号处理器处理后输出，从而成为医学影像系统的关键组成部分，为医疗事业做出了重要的贡献。
有机光电探测器的定义和分类
有机光电探测器的定义和分类《有机光电探测器的定义和分类》有机光电探测器是一种基于有机材料制备的光电器件，用于检测和转换光信号的设备。
它利用有机材料的特性，将光信号转化为电信号，实现光与电的相互转换。
有机光电探测器在光通信、光储存、光传感、光信息处理等领域具有广泛应用的潜力。
本文将对有机光电探测器的定义和分类进行介绍。
有机光电探测器可以根据材料类型、工作原理和结构特点进行分类。
一、根据材料类型分类：有机光电探测器主要包括有机半导体光电探测器和有机无机杂化光电探测器。
1.有机半导体光电探测器：该类探测器使用有机半导体材料作为感光层，通过光生载流子的生成和传输来实现光电转换。
有机半导体材料具有柔韧性、可溶性和低成本等优势，可以通过溶液法或真空蒸发法制备。
有机半导体光电探测器的性能受到材料的能带结构和光电特性的影响。
2.有机无机杂化光电探测器：该类探测器将有机材料与无机材料进行组合，充分发挥两者的优势。
有机无机杂化材料的结构可以通过控制无机材料的表面形貌和有机材料的分子结构来实现。
有机无机杂化光电探测器具有高效率、宽光谱响应和快速响应等优点，适用于不同光谱范围的应用。
二、根据工作原理分类：有机光电探测器可以分为光电流型探测器和光电压型探测器。
1.光电流型探测器：该类探测器通过光生载流子在材料中的运动形成电流信号。
所采用的工作原理包括光电效应、内部光电效应和光致导电效应等。
光电流型探测器具有高信号质量和快速响应的特点，适用于高速光通信和光信息处理等应用。
2.光电压型探测器：该类探测器通过光生载流子在材料中的运动形成电压信号。
所采用的工作原理包括光电效应、内部光电效应和光电导效应等。
光电压型探测器具有稳定性好、低噪声和宽动态范围等优点，适用于光传感和光储存等应用。
三、根据结构特点分类：有机光电探测器可以分为有机薄膜光电探测器和有机器件集成光电探测器。
1.有机薄膜光电探测器：该类探测器采用有机薄膜材料作为感光层，在基底上进行制备。
光电探测器的种类
2018/10/8
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1、实际光谱测量范围是选择光探测器的首要注意问题；
2 、光电倍增管是高灵敏的探测器，使用时要求配套高稳 定性的高压电源；
3 、光伏型探测器具有响应快、灵敏度高的特点，使用时
一般可不需要锁相放大器，探测微弱信号时可选用锁相 放大器以提高信噪比； 4 、光导型探测器响应较慢，使用时要求信号光必须调制，
2018/10/8
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（1 ）光谱响应度
光谱响应度是指某一波长下探测器输出的电压或电流 与入射光功率之比。
光谱响应度随波长的变化关系曲线即是探测器的光谱 响应曲线
（2 ）等效噪声功率（ NEP ） 等效噪声功率是信噪比为 1 时探测器能探测到的最小
辐射功率，即最小可探测功率。 （3 ）时间常数
时间常数表示探测器输出信号随入射光信号变化的速 率
并且需要搭配锁相放大器进行信号检出，同时要注意调 制频率的选择； 5 、探测器选择时尤其需要注意选择配套的前置放大器， 才能更大限度的发挥探测器的探测效率； 6 、选择制冷型探测器时，还要注意对应的温控器选择， 探测器、温控器及前置放大器均需根据需要单独选择； 7 、红外探测器通常需要制冷和配合锁相放大器使用。
： （1 ）射线和可见光波段： CdS 、CdSe 、CdTe 、Si 、
Ge 等； （2 ）在近红外波段： PbS 、PbSe 、InSb 、HgCdTe
等 （3 ）在长于8μm波段有:Hg1-xCdxTe 、PbxSn1-
xTe 、Si 掺杂、Ge 掺杂等；
小组成员： 祝卓茂 何小亮 周长平 孙原超
2018/10/8
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（1 ）按工作波段分 : 紫外光探测器、可见光探测器、 红外光探测器
（2 ）按应用分： 非成像型光探测器：光信息转换成电信息 成像型光探测器：变像管、像增强器、 摄像管 、真
光电探测器以及光电探测器阵列的研究与应用
光电探测器以及光电探测器阵列的研究与应用光电探测器是指用于探测光信号的电子元件。
目前光电探测器已经广泛应用于科学研究、医学、军事、通信、制造业等多个领域。
随着该技术的持续发展，光电探测器阵列已成为研究的重点之一。
光电探测器的种类光电探测器按照其所使用的探测材料不同，可以分为两类：半导体型光电探测器和真空管型光电探测器。
半导体型光电探测器主要由半导体材料组成，常用的半导体材料有硅、锗和化合物半导体（如氮化镓、砷化镓等）。
半导体型光电探测器具有响应速度快、噪声小等优点，目前已成为主流。
真空管型光电探测器常用的是光电倍增管，它由光电阴极、倍增部件和阳极组成。
真空管型光电探测器具有灵敏度高、稳定性好等优点，但是价格相对较高，广泛应用于一些特殊领域，如核物理学、天文学等。
光电探测器阵列的研究与应用光电探测器阵列是指通过多个光电探测器组合而成的探测器，它可以同时探测多个光信号，适用于高精度成像、光谱分析、光学通信等场景。
随着光学技术的快速发展，光电探测器阵列已经成为光电技术中的重要工具。
在太空探测方面，光电探测器阵列已经成为航天器上必不可少的组成部分。
例如在欧空局的ROSITA航天器中，光电探测器阵列被用来探测来自宇宙的X射线辐射。
在医学领域，光电探测器阵列被广泛应用于荧光成像和光学相干断层扫描（OCT）成像。
这些技术被用于研究生物活动的细节，有助于深入了解生命体的结构和机理。
在通信领域，光电探测器阵列是高速光通信系统的重要组成部分。
它能够实现高速数据传输，并且具有低噪声、高响应速度和高灵敏度等优点。
未来的发展趋势虽然目前光电探测器阵列已经有了很好的应用前景，但是其自身的限制也限制了其进一步的发展。
例如目前光电探测器阵列的空间分辨率还不够高，无法满足高精度成像的需求。
为了解决这些问题，未来的研究方向包括：开发新型的高能量光学材料、提高光电探测器的响应速度和灵敏度、开发新型的探测器结构等。
随着这些问题的逐步解决，光电探测器阵列将会在更多领域中得到应用。
光电探测器原理
光电探测器原理一、概述光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，广泛应用于光通信、光电子学、环境监测等领域。
其工作原理基于光电效应，即当光子与物质相互作用时，能量被转化为电子能量，从而引起电流的流动。
二、光电效应1. 光电效应的定义光电效应是指当金属或半导体表面受到足够高频率的光照射时，会有大量的自由电子从金属或半导体表面逸出，并形成一个与金属或半导体表面带正电荷的空间区域。
这种现象被称为外部光致发射。
2. 光电效应的机理在经典物理学中，当一束光照射到金属表面时，其能量会被吸收并转化为热能。
然而，在1905年，爱因斯坦提出了一种新的解释：当一束具有足够高频率（即能量）的单色光照射到金属表面时，每个光子都会将其全部能量传递给一个自由电子，并使其逸出金属表面。
这个机理可以用以下公式来表示：E = hν - Φ其中，E是逸出电子的能量，h是普朗克常数，ν是光子的频率，Φ是金属的逸出功。
3. 光电效应的特点光电效应具有以下特点：（1）只有当光子的频率大于某一阈值频率时才会发生光电效应；（2）逸出电子的动能与光子的能量成正比；（3）逸出电子的数量与照射光强成正比。
三、光电探测器原理1. 光电探测器的分类根据其工作原理和结构特点，光电探测器可以分为以下几类：（1）光电二极管：利用半导体PN结和内部反射机制实现对入射光信号的转换；（2）PIN型光电二极管：在普通PN结上加一层无掺杂区，提高了灵敏度和响应速度；（3）APD型光电二极管：在PIN型基础上加入增益机制，提高了信号噪声比和灵敏度；（4）SPAD型单光子探测器：利用单个PN结或APD结构实现单光子探测。
2. 光电探测器的工作原理以光电二极管为例，其工作原理如下：（1）入射光子被PN结吸收，并激发出一些载流子；（2）由于PN结的内部反射机制，载流子被聚集在PN结表面，形成一个电荷区域；（3）当电荷区域中的载流子达到一定数量时，就会形成一个漏电流，即光电流；（4）通过对光电流进行放大和处理，就可以得到与入射光信号相关的电信号。
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2021/3/16
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如何选择合适的光探测器
1、实际光谱测量范围是选择光探测器的首要注意问题； 2、光电倍增管是高灵敏的探测器，使用时要求配套高稳
定性的高压电源；
3、光伏型探测器具有响应快、灵敏度高的特点，使用时 一般可不需要锁相放大器，探测微弱信号时可选用锁相 放大器以提高信噪比；
7、红外探测器通常需要制冷和配合锁相放大器使用。
2021/3/16
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光电导探测器
常用光电导探测器材料有： （1）射线和可见光波段：CdS、CdSe、CdTe、Si、
Ge等； （2）在近红外波段：PbS、PbSe、InSb、HgCdTe
等 （3）在长于8μm波段有:Hg1-xCdxTe、PbxSn1-
1、光敏二极管在较小负 载电阻下，光电流与入射 光功率有较好的线性关系 。
2、光敏二极管的响应波 长与GaAs激光管和发光二 极管的波长一致，组合制 作光电耦合器件。
3、光电二极管结电容很 小，频率响应高，带宽可 达100kHz。
2021/3/16
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CCD--电荷耦合器件
CCD主要功能： 信息处理和信息存 储 有体积小、重量轻 、分辨率高、灵敏度 高、动态范围宽、光 敏元的几何精度高、 光谱响应范围宽、工 作电压低、功耗小、 寿命长、抗震性和抗 冲击性好、不受电磁 场干扰和可靠性高等 一系列优点。
xTe、Si掺杂、Ge掺杂等；
可见光波段的光电导探测器极少用于光谱探测，通常 称为光敏电阻。可见光波段的光探测器通常为PMT 和光电二极管。
2021/3/16
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光电倍增管
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。
光电倍增管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。
4、光导型探测器响应较慢，使用时要求信号光必须调制， 并且需要搭配锁相放大器进行信号检出，同时要注意调 制频率的选择；
5、探测器选择时尤其需要注意选择配套的前置放大器， 才能更大限度的发挥探测器的探测效率；
6、选择制冷型探测器时，还要注意对应的温控器选择， 探测器、温控器及前置放大器均需根据需要单独选择；
2021/3/16
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光电倍增管的结构及工作原理
倍增极
阳极
阴极在光照下发射出光电子，光电子受到电极间电场 作用获得较大能量打在倍增电极上，产生二次电子发 射，经过多极倍增的光电子到达阳极被收集而形成阳 极电流，随光信号的变化。在倍增极不变的条件下， 阳极电流随光信号变化。
2021/3/16
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光电二极管的光谱特性
2021/3/16
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热光电探测元件
探测器件 光电探测元件
气体光电探测元件
外光电效应
内光电效应
非放大型
真空光电管 充气光电管
放大型
光电倍增管 变像管 像增强器 摄像管
光电导探测 器
光磁电效应探测器
光生伏特探测 器
本征型
掺杂型
光敏电阻 红外探测器
非放大
放大型
光电池
光电三极管
光电二极管
光电场效应管
雪崩型光电二极管
光电探测器的种类
小组成员： 祝卓茂 何小亮 周长平 孙原超
2021/3/16
1
光电探测器的分类
（1）按工作波段分 : 紫外光探测器、可见光探测器、 红外光探测器
（2）按应用分： 非成像型光探测器：光信息转换成电信息 成像型光探测器：变像管、像增强器、 摄像管 、真
空摄像管、 固体成像器件CCD
（3）光电探测器包括真空光电器件（光电倍增管） 和固体光电探测器（光电二极管、光导探测器、 CCD等）
2021/3/16
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CCD结构
CCD的基本单元是MOS 电容器 .半导体硅作为底 电极，作为衬底。 .蒸镀一层小面积 金属作为电极，作为 栅极。 .硅片上通过氧化 生成一层SiO2为绝 缘层。
2021/3/16
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2021/3/16
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光探测器的主要性能参数
（1）光谱响应度
光谱响应度是指某一波长下探测器输出的电压或电流 与入射光功率之比。
光谱响应度随波长的变化关系曲线即是探测器的光谱 响应曲线
（2）等效噪声功率（NEP） 等效噪声功率是信噪比为1时探测器能探测到的最小
辐射功率，即最小可探测功率。 （3）时间常数