半导体光电检测器件及应用
半导体材料与光电器件的应用
半导体材料与光电器件的应用近年来，随着科技的不断进步与发展，半导体材料和光电器件的应用也日益广泛。
从手机到电脑、从照明到能源等各个领域，半导体材料和光电器件已经成为现代社会无法逃离的重要组成部分。
本文将就半导体材料与光电器件的应用进行探讨。
首先，我们来了解一下半导体材料的基本概念。
半导体可以被看作是介于导体和绝缘体之间的一类材料，在它的晶体结构中，电子的能带结构存在间隙，使得半导体在一定条件下可以导电或者不导电。
这种特性使得半导体材料在光电器件中有着极为重要的地位。
在光电器件中，最常见的当属光电二极管。
当入射光照射到光电二极管正向偏压的p-n结上时，光子能量将被电子吸收，使电子跃迁到导带，从而产生电流。
光电二极管的应用非常广泛，例如在遥控器、数码照相机等设备中就有广泛应用。
而在显示技术领域，我们则常见到液晶显示器。
液晶显示器利用半导体材料产生的电场来改变液晶分子的排列结构，从而实现像素的亮或暗的控制。
液晶显示器已成为电子产品领域不可缺少的部分，无论是手机、电视还是电脑，它们的广泛应用都离不开液晶显示器技术。
除了光电二极管和液晶显示器之外，半导体材料还在其他领域展示了强大的应用潜力。
例如，在光伏领域，半导体材料可以将太阳能转化为电能。
太阳能电池板利用半导体材料中的光伏效应，将太阳能转化为直流电能，实现了可再生能源的利用。
这种技术所带来的巨大潜力在推动可再生能源的发展方面功不可没。
此外，在激光器、光通信、光照明等领域，半导体材料也具有重要的应用价值。
在激光器中，半导体材料通过电流注入产生激光光子，实现了高功率、高效率的激光发射。
而在光通信领域，半导体材料的应用则通过调制激光器发出的信号，实现高速、大容量的信息传输。
而在光照明领域，半导体材料制成的LED灯具由于能效高、寿命长等特点，已经成为照明行业的不可或缺的一部分。
综上所述，半导体材料与光电器件的应用已经深入到我们生活的方方面面，给我们的生活带来了极大的便利。
半导体器件的研究进展及其应用
半导体器件的研究进展及其应用半导体器件是现代电子技术中最为重要的一种电子器件。
在电子器件中，半导体器件的应用范围非常广泛，从计算机、通讯、消费电子到航空航天等多个领域都有着重要的作用。
本文将介绍半导体器件的研究进展及其应用。
一、半导体器件的基本原理半导体器件是利用半导体材料产生电子的能力来控制电子流动的一种器件。
半导体材料可以看作是介于导体和绝缘体之间的一种材料，其导电性能介于导体和绝缘体之间。
半导体材料的电子结构中存在着禁带，当外界电场作用于半导体时，能够改变禁带的宽度，从而改变半导体材料的导电性能。
二、半导体器件的种类半导体器件包括二极管、晶体管、场效应管、三极管、光电器件等多种类型。
其中，二极管是最简单的半导体器件之一，由一个p型半导体和一个n型半导体组成。
晶体管是一种能够控制电流的半导体器件，它是由三个掺杂不同的半导体材料构成的。
场效应管是一种用于控制电流的半导体器件，它是由一个特殊型的半导体构成的。
三极管是一种用于放大电流的半导体器件，它是由三个掺杂不同的半导体材料构成的。
光电器件是利用半导体的光电效应制成的器件，例如光电二极管、光电场效应管等。
三、半导体器件的研究进展随着科技的发展，半导体器件的研究和发展也越来越快速。
近年来，半导体技术大幅度改进了计算机、通信、消费电子、航空航天等领域的性能。
其中，三维集成电路技术、大规模集成电路技术、新型材料、新型器件等方面的研究都正在取得重大突破。
随着互联网的快速发展，人们对计算机的要求越来越高。
为满足这种需求，半导体技术也需要快速发展。
目前，半导体技术正在不断进步，新的半导体材料、器件和制造工艺也不断涌现。
例如，芯片封装技术和如3D IC技术和WLP技术的不断更新和发展。
与此同时，新的集成路线和新的材料，如碳纳米管、量子点等的应用也在逐步增加。
四、半导体器件的应用半导体器件在电子消费品、通信产品、医疗设备、能源等行业中都有广泛的应用。
例如，在电子消费品方面，半导体器件的应用包括计算机、智能手机、平板电脑、数字相机、MP3等。
半导体材料的光电特性与光传感器应用
半导体材料的光电特性与光传感器应用随着科学技术的不断发展，半导体材料在光电领域的应用日趋广泛。
本文将着重探讨半导体材料的光电特性以及光传感器应用，并展示它们在现代社会中的重要性。
一、半导体材料的光电特性半导体材料是一种能够在特定条件下既表现出导电性又表现出绝缘性的材料。
其光电特性是指在光照射下发生的电学行为。
下面我们将从两个方面来讨论半导体材料的光电特性。
1. 光吸收与光电子激发当光照射到半导体材料上时，光子的能量被转化为电子能量。
这个过程被称为光吸收。
光子的能量必须与半导体的带隙能量相匹配，才能发生吸收。
当光子能量大于带隙能量时，超过带隙能量的部分被用于电子激发，产生与光子能量相等的自由电子。
2. 光电导与光电流光电导是指在光照射下，由于光电子的产生而导致的材料电导率的增加。
光电导可以通过外加电场来提高，从而增加电流的传导能力。
光电流是指在光照射下，由于光电子的产生而流过材料的电流。
二、光传感器的应用光传感器是一种能够将光信号转化为电信号的器件。
由于半导体材料的光电特性，在光传感器的设计与制造中发挥了重要作用。
下面我们将介绍两种光传感器的应用。
1. 光电二极管光电二极管是一种基于PN结构的光传感器。
当光照射到光电二极管上时，光子的能量被转化为电子能量，产生光电效应。
这些光电子在PN结的电场作用下，形成电流。
光电二极管广泛应用于光通信、光电测量、光电检测等领域。
2. 光敏电阻光敏电阻是一种能够通过改变电阻来感应光强的光传感器。
它由导电材料和光敏材料组成。
当光照射到光敏电阻上时，光敏材料的电导性会发生变化，进而引起整个电阻的变化。
光敏电阻常用于光照度检测、光电自动控制等场景。
三、光电特性与光传感器应用的重要性半导体材料的光电特性以及光传感器的应用在现代社会中具有重要的意义。
首先，光电特性的研究使得我们对半导体材料的电子行为有了更深入的了解，为材料的改进和优化提供了指导。
其次，光传感器的应用使得光信号的精确测量和控制成为可能，促进了光学领域的发展。
半导体光电探测器的发展与应用
半导体光电探测器的发展与应用半导体光电探测器是一种基于半导体材料和光电效应原理构造而成的器件，可以将光信号转化成电信号。
由于其高灵敏度、高速响应和稳定性等优良特性，被广泛应用于光通信、光学成像、环境监测、医学诊断等领域。
本文将围绕半导体光电探测器的发展历程、结构及原理、现状和应用等方面展开论述。
一、发展历程半导体光电探测器的发展可以追溯到20世纪20年代，当时光电效应和半导体性质的研究取得了突破性进展。
到了20世纪50年代，半导体光电探测器开始得到广泛的关注和研究。
1960年代出现的PN结光电二极管，成为第一代光电探测器。
1980年代中期，出现了速度较快、灵敏度更高的探测器，如PIN结光电二极管、Avalanche光电探测器等。
1990年代中期以后，半导体光电探测器的研究重点开始向复杂结构和新型材料的探索转移。
目前，半导体光电探测器已经成为了光电信息处理、物理学研究和制造业等领域的重要技术。
二、结构及原理半导体光电探测器的结构基本上都是由多层P型半导体、N型半导体和Intrinsic半导体组成。
其中，P型半导体和N型半导体通过PN结连接。
当光子入射到PN结上时，会激发出电子，从而改变了PN结的电流和电压差。
Intrinsic半导体通常会被用作增加载流子储存的区域。
半导体光电探测器的工作原理是通过光电效应将光子转化成电子，从而改变器件的电学性质。
光电效应是指当光子入射到半导体材料上时，会激发出电子，从而产生电位能差。
当光照射到器件上时，产生的载流子将被探测电路收集。
三、现状目前，半导体光电探测器的技术发展已经较为成熟。
在高速通信领域，APD、PIN-TIA等探测器被广泛应用于数字光纤通信和模拟光纤通信等领域。
在太空探测领域，半导体光电探测器被用于搜集天体的光与辐射等信息。
此外，半导体光电探测器还应用于光学成像、环境监测、医学诊断等领域。
随着科技的不断进步，半导体光电探测器的应用前景将更广阔。
四、应用半导体光电探测器的广泛应用主要体现在以下几个方面：1.光通信半导体光电探测器在光通信中起着至关重要的作用。
光电探测器的设计与应用
光电探测器的设计与应用光电探测器是光电传感技术的重要组成部分，它可以将光信号转化成电信号，广泛应用于光通信、光电测量、光学成像等领域。
本文将从光电探测器的基本原理、设计方法和应用领域三个方面探讨其技术特点和未来发展趋势。
一、光电探测器的基本原理光电探测器是一种将光信号转化为电信号的器件。
其中，光电流是探测器检测到的信号，它的大小取决于光功率和器件特性。
光电探测器的基本原理是利用半导体材料在光照射下的光电效应产生光电流，从而实现光信号的检测。
在实际应用中，光电探测器常常和光源、光导纤维等光学元件配合使用，完成光通信、光电测量、光学成像等任务。
光电探测器的主要性能指标包括响应速度、响应度、线性度、灵敏度、噪声等。
其中，响应速度是指探测器对光信号快速响应的能力，通常用时间常数来表示；响应度是指探测器对光功率的敏感程度，通常用单位光功率产生的电信号来表示；线性度是指探测器对入射光功率的响应是否呈线性关系，通常用线性度系数来表示；灵敏度是指探测器对入射光功率单位的响应电流，通常用单位光功率产生的电流信号来表示；噪声是指探测器在不存在光信号时输出的电流信号，通常用暗电流来表示。
二、光电探测器的设计方法光电探测器的设计主要涉及到半导体器件制备、光学和电学性能优化等方面。
其中，半导体器件制备是光电探测器设计的关键技术之一。
现代光电探测器主要应用半导体光电二极管和光电晶体管作为探测元件。
在制备过程中，要根据不同半导体材料的特性选择合适的工艺参数，以保证器件性能。
同时，光学和电学性能优化也是光电探测器设计的重要环节。
光学性能包括反射率、折射率、发射率等，可以通过防反射膜、铝化、电镀等技术手段来实现；电学性能包括系数、漏电流等，可以通过器件结构优化、工艺控制等手段来实现。
此外，针对不同的应用场景，光电探测器的设计也有一定的差异。
例如，在光通信中，高响应速度、低噪声、高灵敏度等是优良的性能指标；而在光学成像中，高分辨率、高信噪比、宽动态范围等是关键的指标。
半导体光电探测器的原理及其应用
半导体光电探测器之阳早格格创做纲要：本文介绍了光电与系统的组成、一些半导体光电探测器的处事本理及其个性，末尾叙述了光电导探测器与光伏探测器的辨别.闭键词汇：半导体光电探测器，光电系统，光电导探测器，光伏探测器弁止光电探测器是一种受光器件,具备光电变更功能.光敏器件的种类繁琐,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结型及同量结型的等.由于光电探测器的赞同速度快,体积小,暗电流小,使之正在光纤通讯系统、光纤尝试系统、光纤传感器、光断绝器、彩电光纤传输、电视图象传输、赶快光源的光探测器、微小光旗号的探测、激光测距仪的接支器件、下压电路中的光电丈量及光电互感器、估计机数据传输、光电自动统造及光丈量等圆里得到了广大应用.半导体光电探测器是用半导体资料创造的能接支战探测光辐射的器件.光映照到器件的光敏区时，它便能将光旗号转形成电旗号，是一种光电变更功能的测光元件.它正在国防战工农业死产中有着要害战广大的应用.半导体光电探测器可分为光电导型战光伏型二种.光电导型是指百般半导体光电导管，即光敏电阻；光伏型包罗光电池、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.本文最先介绍了光电系统的组成，而后分别介绍其处事本理及其个性，末尾将那二类探测器举止比较.一、光电子系统的组成系统又称为收射天线，果为光波是一种电磁波，收射光教系统所起的效率战无线电收射天线所起的效率真足相共.收支进去的光旗号通过传输介量，如大气等，到达接支端.由接支光教系统或者接支天线将光散焦到光电探测器上，光电过少距离传输后会衰减，使接支到的旗号普遍很强，果此需要用前置搁大器将其搁大，而后举止解码，还本成收支端本初的待传递旗号，末尾由末端隐现器隐现出去.图1-1光电子系统图二、半导体探测器的本理1、光电导探测器光电导探测器主假如通过电阳值的变更去检测，以下尔将以光敏电阻为例介绍其处事本理.光敏电阻又称光导管, 它不极性, 杂粹是一个电阻器件, 使用时既可加曲流电压, 也不妨加接流电压.无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小. 当光敏电阻受到一定波少范畴的光照时, 它的阻值（明电阻）慢遽缩小, 电路中电流赶快删大. 普遍期视暗电阻越大越佳, 明电阻越小越佳,此时光敏电阻的敏捷度下. 本量光敏电阻的暗电阻值普遍正在兆欧级, 明电阻正在几千欧以下.它的处事本理图如2-1图当不光照时，Rd=10断路当有光照时，Rd= 导通2、光伏探测器光伏探测器鉴于光照爆收电势好，用测电势好的本理.它分为光电池与光电二极管二种典型，光电池主假如把光能变更为电能的器件，暂时有硒光电池、硅光电池、砷化镓及锗光电池等，但是暂时使用最广的是硅光电池.光电二级管分为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.以下尔将分别介绍其处事本理及其个性. 1）P-N结光电二级管2）PIN光电二级管PIN光电二极管又称赶快光电二极管，与普遍的光电二极管相比，它具备不的时间常量，并使光谱赞同范转背少波目标移动，其峰值波少可移至1.04~1.06um而与YAG激光器的收射波少相对于应.它具备敏捷度下的便宜，所以通时常使用于强光检测（线性）.它的结构图如2-3所示，它是由P型半导体战N型半导体之间夹了一层本征半导体形成的.果为本征半导体近似于介量，那便相称于删大了P-N结结电容二个电极之间的距离，使结电容变得很小.其次，P型半导体战N型半导体中耗尽层的宽度是随反背电压减少而加宽的，随着反偏偏压的删大，结电容也要变得很小.由于I层的存留，而P区普遍干得很薄，进射光子只可正在I层内被吸支，而反背偏偏压主要集结正在I区，产死下电场区，I区的光死载流子正在强电场效率下加速疏通，所以载流子渡越时间常量（）减小，进而革新了光电二极管的频次赞同.共时I层的引进加大了耗尽区，展宽了光电变更的灵验处事地区，进而使敏捷度得以普及.3）雪崩光电二级管雪崩光电二级管（APD）是得用光死载流子正在下电场区内的雪崩效力而赢得光电流删益，具备敏捷度下、赞同快等便宜，通时常使用于激光测距、激光雷达、强光检测（非线性）.APD雪崩倍删的历程是：当光电二极管的p-n结加相称大的反背偏偏压时，正在耗尽层内将爆收一个很下的电场，它脚以使正在强电场区漂移的光死载流子赢得充分的动能，通过与晶格本子碰碰将爆收新的电子-空穴对于.新的电子-空穴对于正在强电场效率下，分别背好同的目标疏通，正在疏通历程中又大概与本子碰碰再一次爆收新的电子-空穴对于.如许反复，产死雪崩式的载流子倍减少.那个历程便是APD的处事前提.APD普遍正在略矮于反背北脱电压值的反偏偏压下处事.正在无光照时，p-n结不会爆收雪崩倍删效力.但是结区一朝有光映照，激励出的光死载流子便被临界强电场加速而引导雪崩倍删.若反背偏偏压大于反背打脱电压时，光电流的删益可达（十的六次圆）即爆收“自持雪崩倍删”.由于那时出现的集粒噪声可删大到搁大器的噪声火仄，以以致器件无法使用.4）光电三级管光电三级管与光电二极管比较，光电三级管输出电流较大，普遍正在毫安级，但是光照个性较好，多用于央供输出电流较大的场合.光电三极管有pnp战npn型二种结构，时常使用资料有硅战锗.比圆用硅资料创造的npn型结有3DU型，pnp型有3CU型.采与硅npn型光电三极管，其暗电流比锗光电三极管小，且受温度变更效率小，所以得到位广大应用.底下以3DU型光电三极管为例证明它的结构、处事本理与主要个性.3DU型光电三极管是以p型硅为基极的三极管，如图2-4（a）所示.由图可知，3DU管的结媾战一般晶体管类似，不过正在资料的掺杂情况、结里积的大小战基极引线的树立上战一般晶体管分歧.果为光电三极管要赞同光辐射，受光里即集电结（bc结）里积比普遍晶体管大.其余，它是利用光统造集电极电流的，所以正在基极上既可树立引线举止电统造，也不妨不设，真足共光一统造.它的处事本理是处事时各电极所加的电压与一般晶体管相共，即要包管集电结反偏偏置，收射正偏偏听偏偏置.由于集电结是反偏偏压，正在结区有很强的内修电场，对于3DU管去道，内修电场目标是由c到b的.战光电二极管处事本理相共，如果有光照到集电结上，激励电子-空穴对于，接着那些载流子被内修电场分散，电子流背集电极，空穴流背基极，相称于中界背基极注进一个统造电流Ib=Ip.果为收射打队结是正偏偏置的，空穴则留正在基区，使基极电位降下，收射极便有洪量电子经基极流背集电极，总的集电极电流为Ic=Ip+βIp=(1+β)Ip，式中β为电流删益系数.由此可睹，光电三极管的集电结是光电变更部分.共时集电极、基极、收射极形成一个有搁大效率的晶体管.所以正在本理上不妨把它瞅万里一个由光电二极管与一般晶体管分散而成的拉拢件，如图2-4(b)所示.光电三级管另一个个性是它的明暗电流比要比光电二极管、光电池、光电导探测器大，所以光电三极管是用去做光启闭的理念元件.3．光电导探测器与电伏探测器的辨别1）光电导探测器是均值的，而光伏探测器是结型的.2）光。
APD芯片介绍以及应用
APD芯片介绍以及应用APD芯片（Avalanche Photodiode Chip）是一种用于光电转换的半导体器件，属于光电探测器的一种。
它是在普通光电二极管的基础上进行改进而来的，具有更高的增益和更低的噪声水平。
APD芯片能够将光信号转化为电信号，并放大输出，从而提高光电信号的灵敏度和检测能力。
下面将详细介绍APD芯片的结构、工作原理、特点以及应用领域。
APD芯片采用p-n结的结构，与光电二极管类似，但在p-n结中添加了一层特殊的掺杂层。
掺杂层具有高电场强度浓缩效应，使光电信号在该区域中形成电子雪崩效应。
电子雪崩效应可以将光电信号产生的载流子数目大幅度增加，从而提高了灵敏度和增益。
当光通过APD芯片时，光子会在p-n结区域中与材料相互作用，产生电子和空穴对。
在电场的作用下，电子会被加速向掺杂层移动，而空穴则相对较慢。
当电子到达掺杂层时，由于强电场效应，部分电子会获得能量足够大以至于导致更多的电子被释放，形成电子雪崩效应。
这种电子雪崩效应会导致电流倍增，从而将光信号放大。
最终产生的电信号可以通过外部电路进行进一步放大和处理。
1.高增益：APD芯片的增益比普通光电二极管高几个数量级，能够将微弱的光信号放大到可以被检测到的程度。
2.低噪声：APD芯片的掺杂层能够减少噪声的产生，提高信号与噪声之间的比例。
3.高灵敏度：由于增益的提高，APD芯片对光信号的捕捉能力大大增强，甚至可以捕捉到单个光子的信号。
4.宽频响特性：APD芯片的频响特性较宽，可以在较高的频率范围内工作。
5.高线性：APD芯片可以线性放大光信号，避免了非线性失真的问题。
1.光通信：APD芯片可以用于光通信系统中的接收端，提高光信号的接收灵敏度和距离。
2.光电检测：由于其高灵敏度和低噪声特性，APD芯片可以用于光电检测领域，如激光测距、光谱分析等。
3.核医学：APD芯片可以用于核医学成像领域，如正电子发射断层成像（PET）等，提高图像的分辨率和灵敏度。
半导体光电探测器中的新型材料及其应用
半导体光电探测器中的新型材料及其应用随着光电技术的发展，半导体光电探测器正在成为各类高精度测量、检测和通信设备以及各类高能物理、生物医学和环境探测器等领域必不可少的核心器件。
其中新型材料的应用为半导体光电探测器的发展注入了新的动力和活力，开创了更为广阔的应用前景。
一、新型材料的应用1.单晶硅单晶硅是一种具有优异光电性能的材料，其结构完整、电学特性稳定、光学特性优越，被广泛应用于半导体光电探测器中。
单晶硅光电探测器常见的是PIN型和APD型2种，均可用于光通信中的光接收和检测、遥感应用中的光探测和测量以及光谱分析等领域。
2.碲化镉碲化镉是一种重金属类的半导体材料，具有高灵敏度和高可靠性，在近红外波段和中红外波段，碲化镉光电探测器的响应高于其他材料几倍以上，因此在红外成像、安全观察、无人机导航等方面表现出着强大的才华。
3.化合物半导体化合物半导体的光伏转换效率远高于硅，光致电子增益效应也比硅强大，独有的特点使得化合物半导体的光电探测器在高速通讯、激光雷达、光学计量和量子信息处理等领域中有广泛的应用。
二、新型材料的研究1.复合型结构复合型结构是利用不同的材料组合在一起制造的半导体光电探测器材料，可在一定程度上发挥各自的优势特点。
例如，通过将氮化镓和铟镓砷结合制作可提高极端的响应度。
2.量子点技术量子点技术是一种制造纳米材料的有效方法，其能够在半导体光电探测器中产生极高的敏感度和响应度。
以量子点为主体的新型材料已经成为半导体光电探测器研究的热门话题，不断地有新的研究成果问世。
三、新型材料的应用挑战1.制造技术在新型材料的制造过程中，技术难度要大于以前的硅材料。
研究人员需要不断挑战自己，不断改进制造技术，以应对复杂的生产环境。
2.稳定性问题新型材料很多都是基于具有复杂结构的半导体纳米材料的制造，而纳米材料受外界因素的影响，如光、电、热、湿等因素对其稳定性产生较大影响，因此材料的稳定性是一个自始至终需要面对的挑战。
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光敏电阻型号命名法
光敏电阻器的型号命名分为三个部分，各部分的含义见表。 第一部分用字母表示主称。 第二部分用数字表示用途或特征。 第三部分用数字表示产品序号。 例如： MG45-14（可见光敏电阻器） M――敏感电阻器 G――光敏电阻器 4――可见光 5-14――序号
1）光电特性
光敏电阻特性 一、光电导器件
•当照度很低时，曲线近似为线性 ，随着照度的增高，线性关系变 坏，当照度升为很高时，曲线近 似为抛物线形。
logR1 logR2
热探 热电堆
光导型
杂质光导探测器 P/N管型
本征光导 探测器
光敏电 阻
光导探测
测器
器
热释电探测
器
光电器件特点：
光电器件
热电器件
响应波长有选择性，一 响应波长无选择性，对 般有截止波长，超 过该 可见光到远红外的各种 波长，器件无响应。 波长的辐射同样敏感
响应快，吸收辐射产生 信号需要的时间短， 一 响应慢，一般为几毫秒 般为纳秒到几百微秒
光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导 体接触上时，会在PN结或金属—半导体接触的两 侧产生光生电动势。
真空光电管
外光电
无放大作用 充气光电管
光
光电
辐 探测器
效应
有放大作用 光电倍增管
光伏型
无放大作用 光电池 光电二极
射
内光电
效应
探
有放大作用
场效管应 光电管三极 雪崩管二极
测
热辐射
器
热电计偶
3.1光敏电阻
利用具有光电导效应的材料（如硅、锗等本征半导体与 杂质半导体，硫化镉、硒化镉、氧化铅等）可以制成电导 随入射光度量变化的器件，成为光电导器件或光敏电阻。
具有体积小、坚固耐用、价格低廉、光谱响应范围宽等 优点，广泛应用于微弱辐射信号的探测领域。
光敏电阻演示
当光敏电阻受到光 照时，光生电子—空 穴对增加，阻值减小 ，电流增大。
长为0.52μ m，在可见光波段范围内最灵敏。它广泛地 应用于灯光的自动控制，照相机的自动调光等。
晚上，CdS光敏电阻阻值大，J的电 流小，不能工作而关闭，灯亮。 白天，阻值小，J工作，常闭触头 断开，灯灭。
一、光电导器件
2、PbS光敏电阻：近红外波段最灵敏的光电
导器件。由于在2μ m附近的红外辐射的探测
光电效应一般分为外光电效应、内光电效应和光生伏 特效应三类。后两类又称为内光电效应，根据这些效应 可制成不同的光电转换器件(或称光敏元件)。
光电效应：光照射到物体表面上使物体的电学特 性发生变化。
光电子发射：物体受光照后向外发射电子—多发 生于金属和金属氧化物。
光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载 流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少
Hg1-xCdxTe系列光电导体是由HgTe和CdTe两种材料的
晶体混合制造的，其中x是Cd含量的组分。在制造混合 晶体时采用不同Cd的组分x，可得到不同的禁带宽度Eg，
进而可以制造出不同波长范围响应的Hg1-xCdxTe探测器
件。一般组分x的变化范围为0.18～0.4，长波长的变化
范围为1～30μ m。
符号
暗电流（越小越好）
工作原理
当入射光子使半导体
入
物质中的电子由价带跃升
射
到导带时，导带中的电子
光
和价带中的空穴均参与导
电，因此电阻显著减小，
电导增加，连接电源和负
载电阻，可输出电信号，
此时可得出光电导g与光电
流I光的表达式为：
g=gL-gd
I光=IL-Id
光敏电阻结构
• 光敏电阻结构：在一块均匀光电导体两端加上 电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其他绝 缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带 有窗口的金属或塑料外壳内。
灵敏度很高，因此，常用于火灾的探测、红
外报警系统等领域。室温下的PbS光敏电阻
的光谱响应范围为1～3.5μ m，峰值波长为 将PbS光敏电
2.4μ m。
阻放在光学系统的
焦点上，使进入接
收系统的红外线能
全部会聚到探测器
上。报警装置与放
大器相连接，它可
输出报警信号。
一、光电导器件
3、InSb光敏电阻：是3～5μ m光谱范围内的主要探测器 件之一。InSb光敏电阻由单晶制备，制造工艺比较成熟 ，经过切片、磨片、抛光后，再采用腐蚀的方法减薄到 需要的厚度。光敏面尺寸由0.5mm×0.5mm到8mm×8mm不 等。大光敏面的器件由于不能做得太薄，其探测率降低 。InSb材料不仅适用于制造单元探测器件，也适宜做阵 列器件。2、杂质型半导体光敏电阻
对于Ｎ型半导体，当入射光子的能量 等于或大于杂质电离能ΔＥ时，将施 主能级上的电子激发到导带而成为导 电电子，在外电场的作用下，形成光 电流。
导带 施主
电子 ΔＥ
空穴
价带
不同材料光敏电阻特点一、光电导器件
1、CdS光敏电阻：是最常见的光谱响应特性最接近人眼
光谱光视效率 V 的光电器件，CdS光敏电阻的峰值波
基本结构分类：
a）梳状结构 b）蛇形结构 c）刻线结构 1—光电导材料 2—电极 3—衬底材料 目前一般采用禁带宽度较大的材料，使得在室温下 能获得较大的暗电阻（无光照时的电阻）。
按照光敏材料分：
常用甚常于至用于可于远见红红光外外波波段 波段的段探辐射测的探测。
1、本征半导体光敏电阻
导带
电子
当入射光子的能量等于或大于半 导体材料的禁带宽度Eg时，激发 一个电子－空穴对，在外电场的 作用下，形成光电流。
第三章 半导体光电检测器件及应用
本章主要内容
3.1光电导器件—光敏电阻 3.2光生伏特器件
3.2.1光电池 3.2.2发光二极管和发光三极管 3.2.3发光器件 3.2.4光电耦合器件 3.2.5光热辐射检测器件 3.2.6性能比较
光照射在物体上可以看成是一连串的具有一定能量的 光子轰击这些物体的表面。所谓光电效应是指物体吸收 了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效 应。
InSb光敏电阻在室温下的长波长可达7.5μ m，峰值波 长在6μ m附近。当温度降低到-160 （液氮）时，其长波 长由7.5μ m缩短到5.5μ m，峰值波长也移至5μ m，恰为 大气的窗口范围。
一、光电导器件
4、Hg1-xCdxTe系列光电导探测器件：是目前所有红外探 测器中性能最优良最有前途的探测器，尤其是对于4～ 8μ m大气窗口波段辐射的探测更为重要。