光电导探测器件的分类
第六章 光电探测器解读
－施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁导带或价带。
施主能级：在N型半导体中，五价元素杂质的剩余电子所处的杂级能级。 受主能级：在P型半导体中，三价元素杂质的剩余空穴所处的杂级能级。
0 hc / Eg
0 hc / Ei
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光电导探测器件
利用光电导效应的半导体材料以光敏电阻应用最为广泛。
Ek hv
特点：光电子动能与照射光强度无关； 光谱响应表现出选择性； 光电子发射效应的低频限； 优点：灵敏度高，稳定性好，响应速度快和噪音小 缺点：结构复杂，工作电压高，体积较大
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光电子发射器件
• 光电管、光电倍增管:典型的光电子发射型（外光电效应）探测器件. • 由光电阴极、阳极和真空管壳组成，是一种电流放大器件。 • 光电倍增管具有很高的电流增益，特别适用于微弱光信号的探测
R0为调制频率f ＝0时的响应度。
R( f c ) R0 / 2 时的调制频率 响应频率：
5பைடு நூலகம்
噪声等效功率（NEP）：使探测器输出电压正好等于输出噪声
电压时的入射光功率 。 在探测极其微弱的信号时，限制光电探测器对极微弱光辐射探测能力 的不是响应度的大小。
NEP
NEP
Un P Ru U s / U n
其数值与电子电流相当。因此，在阳极电路内就形成了数倍于真空光 电管的光电流。
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充气光电管
特点：
灵敏度：高于真空光电管，由于阳极电流不仅取决于阴极发射的电子
还取决于气体电离的电子和离子，只有在一定条件下阳极电流和光照 之间才有线性关系。
伏安特性：充气光电管没有饱和现象，由于管内气体的电离作用，随
（2）硫化铅PbS和硒化铅
北京交通大学光电子学作业参考答案
变化．阴极在光照下发射光电子，光电子被极间电场加速聚焦，轰击倍增极，倍增极
在高速电子轰击下产生更多的电子，电子数目增大若干倍。
光敏电阻：
4. 光电倍增管的负高压供电方式\噪声特性? 负高压供电方式是指电源正极接地，使阳极输出直接接入放大器输入端而无需隔直流 电容。
优点是便于用直流法测量阳极输出电流，能响应变化非常缓慢的光信号。 缺点是地处于高电位，易受外界电磁干扰，噪声大。 对电磁屏蔽良好的光电倍增管来说，其噪声主要来源是暗电流、光信号电流、背景光 电流以及负载电阻的热噪声。如果光信号变化缓慢，还应考虑 1/f 噪声。
效率η则是对同一个问题的微观 ---宏观描述。现在把量子效率和灵敏度联系起来，
可得 η
=
hv e
Ri
光谱量子效率 η λ
=
hc eλ
Ri
通量阈 Pth 和噪声等效功率 NEP：实际情况告诉我们，当 p＝o 时，光电探测器的输出
电流并不为零。这个电流称为暗电流，记为 In=( im2 )1／2，它是瞬时噪声电流的有
1. 描述 CCD 的性能参数有那些?其含义是什么？ 一.转移效率：是指电荷包在进行一次转移中的效率，即电荷包从一个栅下势阱转移 到下一个栅下势阱时，有 V 部分电荷转移过去，余下 ε(称为失效率)部分没有转移， η 用公式表示为η＝1－ε 二 暗电流：是指在既无光注入又无电注入情况下输出的电流。 三 噪声：散粒噪声、转移噪声和热噪声 四 灵敏度(响应度)：指在一定光谱范围内，单位曝光量（光强与光照时间之积）的 输出信号电压(电流)。 五 分辨率：指摄像器对物像中明暗细节的分辨能力。用 MTF 表示分辨率 六 噪声等效功率 NEP：当入射辐射的功率为 NEP 时，则 CCD 输出的 S／N 为 1。NEP 又常常称为探测器的灵敏度。 七 动态范围：光敏元满阱信号／等效噪声信号。 八 峰值波长与截止波长：峰值波长(λp)表示探测器对入射光最灵敏的那个波长， 单位为μm(或 nm)。
第6章 光探测材料及器件
二、光电效应 1、定义 物质在光的作用下，不经升温而直接引起物质中电 子运动状态发生变化；因此，把由光照而引起物体电学 特性的改变统称为光电效应。
理解光电效应的三个要点： 1）原因：是辐射，而不是升温； 2）现象：电子运动状态发生变化； 3）结果：光电子发射、电导率变化、光生伏特。
光电效应的物理机制： 在光的作用下，当光敏物质中的电子直接吸收光子 的能量足以克服原子核的束缚时，电子就会从基态被激 发到高能态，脱离原子核的束缚，在外电场作用下参与 导电，因而产生了光电效应。 光电效应中光与物质相互作用的本质：光子与电子 的直接作用(电子吸收光子)
外光电效应
充气光电管 光电倍增管 象增强管 光导管或光敏电阻
内光电效应
光电池 光电二极管 雪崩光电二极管 肖特基势垒光电二极管
光电磁探测器 光子牵引探测器
光电发射探测器、光电导探测器、光生伏特探测器
1）光电导效应:当光照射到半导体材料时，价带中的 电子受到能量大于或等于禁带宽度的光子轰击，并使 其由价带越过禁带跃入导带，使材料中导带内的电子 和价带内的空穴浓度增加，从而使电导率变大。常存 在于高电阻率的半导体中。 2 ）光生伏特效应 : 如果在一定条件下受到光照作用 的半导体特定方向上产生电动势 , 这种现象称为光生 伏特效应。
外光电效应和内光电效应的主要区别在于：受光照 而激发的电子，前者逸出物质表面形成光电子流， 而后者则在物质内部参与导电。
简单记为：光辐射→电子运动状态发生变化→光电 导效应、光生伏特效应、光电子发射。
光电效应的分类
效 应 1.光阴极发射光电子 正电子亲和势光阴极 负电子亲和势光阴极 2.光电子倍增 气体繁流倍增 打拿极倍增 通道电子倍增 1. 光电导(本征和非本征) 2. 光生伏特 PN结和PIN结(零偏) PN结和PIN结(反偏) 雪崩 肖特基势垒 异质结 3.光电磁 光子牵引 相应的探测器 光电管
光电探测器使用指南
光电探测器使用指南光电探测器作为一种广泛应用于科学研究和工业生产中的检测设备，具有高灵敏度、快速响应和宽波段等优势。
本文将以1200字左右的篇幅，为读者介绍光电探测器的种类和工作原理，以及其在不同领域中的应用。
一. 光电探测器种类光电探测器种类繁多，可以根据其工作原理和应用领域进行分类。
最常见的光电探测器有光电二极管、光电倍增管、光电导、光电二极管阵列等。
每种光电探测器都有其特定的优点和适用范围，用户需要根据自己的需求选择适合的型号。
二. 光电探测器的工作原理光电探测器是通过光电效应将光信号转化为电信号的装置。
光电探测器内部通常包含一个光敏元件和一个光电转换电路。
当入射光照射到光敏元件上时，光子会激发光敏元件中的电子，产生电荷。
光电转换电路将这些电荷转化为电流或电压信号，进而实现光信号的测量和分析。
三. 光电探测器的应用领域光电探测器在科学研究、医学诊断、光通信、环境监测等领域都有着广泛的应用。
1. 科学研究：光电探测器可以用于物理学、化学和生物学等领域的研究。
例如，在光谱分析中，光电探测器可以用于检测不同波长的光信号，以获得物质的光谱信息。
此外，光电探测器还可以用于光子学和量子信息的研究。
2. 医学诊断：光电探测器在医学诊断中发挥着重要的作用。
例如，光电导在眼科医学中被广泛应用于视力测试和眼底成像。
此外，近红外光电探测器可用于脑血氧测量，用于研究脑功能和神经疾病。
3. 光通信：光电探测器在光通信领域有着巨大的用途。
光电二极管和光电导等光电探测器可以用于光通信网络中的光信号接收。
它们具有高速、高灵敏度和低噪声等优点，为光通信的性能提供了保证。
4. 环境监测：光电探测器在环境监测中可用于大气污染、水质监测等方面。
例如，紫外光电二极管可以检测大气中的臭氧浓度，用于空气质量监测。
同时，红外光电导可以用于水污染检测，检测水中的有机物和重金属离子浓度。
综上所述，光电探测器作为一种重要的光学仪器，在各个领域中都有广泛的应用。
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。
光电探测器工作原理与性能分析
光电探测器工作原理与性能分析光电探测器是一种能够将光电信号转换为电信号的器件，广泛应用于光电通讯、光学测量、光学成像等领域。
在本文中，将对光电探测器的工作原理与性能进行分析。
一、光电探测器的工作原理光电探测器工作的基本原理是利用光电效应将光能转换为电子能，再经过电子放大及处理，将光信号转换为电信号输出。
光电探测器主要包括光敏元件、前置放大电路、信号处理电路等部分。
常见的光敏元件主要包括光电二极管、光电倍增管、光电导、光电导二极管、PIN光电二极管等。
其中，光电二极管是最常用的一种，它基于外光在PN结上产生电压的原理，将光能转换为电能。
PIN光电二极管又是一种与之类似的器件，但它的灵敏度更高，特别适用于高速、低噪音、低光水平的应用。
前置放大电路则是提高探测器灵敏度的重要部分。
它通常包括高阻抗输入级、宽带放大电路、低噪声电路等。
这些器件通常采用集成电路技术实现，具有高增益、高带宽、低噪声等优点。
信号处理电路主要包括滤波电路、放大电路、比较器、微处理器等部分。
滤波电路可以去除噪声干扰，放大电路可以放大信号的幅度，比较器可以将信号转换为数字信号，微处理器则可以对数字信号进行处理及控制。
二、光电探测器的性能分析光电探测器的性能参数包括灵敏度、响应时间、线性度、噪声等。
下面将对这些性能进行分析。
1. 灵敏度灵敏度是指探测器对光的灵敏程度，它通常通过量子效率来评估。
量子效率是指进入探测器的光子转化为电的比例。
由于光电探测器的灵敏度会受到光强度、工作温度、探测器结构等多种因素的影响，因此在实际应用中需要合理设计光路及保持探测器稳定性。
2. 响应时间响应时间是指光电探测器从接收光信号到输出电信号的时间。
响应时间由前置放大电路和光敏元件上升时间之和决定，因此我们可以通过优化这些器件来提高响应时间。
在高速应用中，响应时间非常关键，因此需要选用响应时间较短的光学元件及前置放大电路。
3. 线性度线性度是指光电探测器输出与输入之间的线性关系。
光电检测器件的类型复习
一般摄像管应具有的结构 它主要由两大部分组成 光电变换与存贮部分 信号阅读部分。
1．光电变换与存贮部分 (1) 光电变换部分 构成：光敏元件。 根据材料分类： 光电发射体 光电导体——视像管。 (2)电荷存贮与积累部分 帧周期内要求信号不能漏走—存贮元件具有足够的绝缘能力。 2．信号阅读部分 阅读部分—扫描电子枪系统
像管 ——变像管＆像增强管
一、典型结构与工作原理
物镜
目镜
阴极
阳极
荧光屏
目标物所发出某波长范围的辐射通过物镜在半透明光电阴极上形成目标的像，引起光电发射。阴极面每一点发射的电子束密度正比于该点的辐照度。这样，光阴极将光学图像转变成电子束密度图像。通过阳极的电子透镜作用，使阴极发出的光电子聚焦成像在荧光屏上。荧光屏在一定速度的电子轰击下发出可见的荧光，最终，在荧光屏上便可得到目标物的可见图像。
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缺点：探测率较低和时间常数较大。要同时获得灵敏度高、响应快的性能是困难的。新型热电探测器——热释电探测器的出现及其近年来的发展，逐步解决了这一矛盾。
二、热电探测器的特点
起源：1826年 红外探测器件。
01
应用：高、低温的温度探测领域。
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基本原理：基于温差电第一效应——塞贝克效应。两种不同材料或材料相同而逸出功不同的物体，当它们构成回路时，如果两个接触点的温度不同，回路中就会产生温差电动势。只要两触点间的温差不变，温差电动势将得到保持。
分类：本征光电导效应与杂质光电导效应
——内光电效应
器件：光敏电阻、由光敏电阻制作的光导管。
光电导效应
利用半导体光电导效应制成的器件称为光电导器件，也称光敏电阻。
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光敏电阻材料：主要是硅、锗和化合物半导体，例如：硫化镉（CdS），锑化铟（InSb）等。
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
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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
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光电导探测器件的分类
光电导探测器件是一种用于检测光信号的设备，其主要功能是将光信号转换为电信号。
依据其不同的工作原理和特性，光电导探测器件可以分为以下几类：
1. 硅基光电二极管（Si-PD）
硅基光电二极管是最常见的光电导探测器件，具有灵敏度高、响应速度快、体积小等优势。
它的工作原理是将沿结的p-n结电荷注入到反向偏置中，当光子被吸收后，将把电流引入到负载电阻中形成电压信号。
2. 热释电型探测器（Pyroelectric detector）
热释电型探测器是一种以热释电效应为基础进行热抗干扰探测的光电转换器件。
它主要以热能量变化的电信号产生为特点。
由于其极好的阻抗匹配性能和高速响应速度，热释电型探测器被广泛应用于非接触式温度检测、燃气探测、安防领域等。
3. 光电倍增管（Photomultiplier tube, PMT）
光电倍增管是基于光电发射原理，通过多级倍增器结构共同促进电子
增量每段线性增长达到在最后输出暴增的探测器。
其检测灵敏度高、
信号放大比大、时间分辨能力强等特点，使其成为高精度仪器、高速
计数器、统计学研究仪器等领域的理想探测器。
4. 光电晶体管（Phototransistor）
光电晶体管是一种光电转换器件，其结构与普通结构型晶体管相似，
只是将晶体管晶体口附加在封装面板上，作为光学窗口，增加了光电
转换的效果。
其响应时间较快，抗干扰能力强，稳定性好，广泛应用
于光电测量、光电自动控制、光电信号处理及其它光电系统。
5. 光电二极管阵列（Photodiode array）
光电二极管阵列是由多个光电二极管集成在一起组成的，主要用于图
像传感。
由于其灵敏度和响应速度的高度匹配、体积小等优势，被广
泛应用于人脸识别、指纹识别、手写识别、车道检测等高科技领域中。
综上所述，不同光电导探测器件因其不同的工作原理和特性，其应用
场景也各不相同。
因此，在选择使用时，应根据实际需求结合相关条
件进行选择。