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發(fā)布時(shí)間：2021-06-03 08:24
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光電探測(cè)器響應(yīng)度為多少
響應(yīng)度R（和效率η）是描述器件光電轉(zhuǎn)換能力的物理量，其大小為光電轉(zhuǎn)換器（又稱光檢測(cè)器）的平均輸出電流Ip與光電轉(zhuǎn)換器（又稱光檢測(cè)器）的平均輸入功率Po的比值，即輸出電信號(hào)電流大小與輸入光信號(hào)功率大小之比。
用公式表示為：R=Ip/Po，單位為A/W。在光功率Po的照射下，產(chǎn)生的光電流為Ip=(e*Po*η)/(h*f)。75—3微米的光波，中紅是指3—20微米的光波，遠(yuǎn)紅外是指20—1000微米的波段。式中e為電子電荷；h為普朗克常數(shù)；f為入射光頻率；η為效率，其數(shù)值總是小于1。因此又可把響應(yīng)度的公式寫(xiě)為：R=η/(h*f/e)。由上式可見(jiàn)，響應(yīng)度與器件材料、光波長(zhǎng)有關(guān)。
光電探測(cè)器工作原理
光電探測(cè)器的基本工作機(jī)理包括三個(gè)過(guò)程：(1)光生載流子在光照下產(chǎn)生;(2)載流子擴(kuò)散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。響應(yīng)波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光，電導(dǎo)體這種情況越顯著，其中1～3微米波段的探測(cè)器可以在室溫工作（靈敏度略有下降）。當(dāng)探測(cè)器表面有光照射時(shí)，如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv，則價(jià)帶電子可以躍遷到導(dǎo)帶形成光電流。
當(dāng)光在半導(dǎo)體中傳輸時(shí)，光波的能量隨著傳播會(huì)逐漸衰減，其原因是光子在半導(dǎo)體中產(chǎn)生了吸收。半導(dǎo)體對(duì)光子的吸收的吸收為本征吸收，本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。應(yīng)用廣泛的光子探測(cè)器，除了發(fā)展較早、技術(shù)上也較成熟、響應(yīng)波長(zhǎng)從紫光到近紅外的光電倍增管以外，硅和鍺材料制作的光電二極管、鉛錫、Ⅲ～Ⅴ族化合物、鍺摻雜等光電探測(cè)器，目前均已達(dá)到相當(dāng)成熟的階段，主要性能已接近理論極限。通過(guò)測(cè)試半導(dǎo)體的本征吸收光譜除了可以得到半導(dǎo)體的禁帶寬度等信息外，還可以用來(lái)分辨直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體。本征吸收導(dǎo)致材料的吸收系數(shù)通常比較高，由于半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)所以半導(dǎo)體具有連續(xù)的吸收譜。從吸收譜可以看出，當(dāng)本征吸收開(kāi)始時(shí)，半導(dǎo)體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對(duì)于硅材料，由于其是間接帶隙材料，與三五族材料相比躍遷幾率較低，因而只有非常小的吸收系數(shù)，同時(shí)導(dǎo)致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。直接帶隙材料的吸收邊比間接帶隙材料陡峭很多，如圖 畫(huà)出了幾種常用半導(dǎo)體材料(如 GaAs、InP、InAs、Si、Ge、GaP 等材料)的入射光波長(zhǎng)和光吸收系數(shù)、滲透深度的關(guān)系。
光電探測(cè)器的概述
光電子件：光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型（外光電效應(yīng)）探測(cè)器件。光電探測(cè)器光電探測(cè)器是將光脈沖轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的元器件，在LiDAR系統(tǒng)中充當(dāng)“眼睛”的角色，是關(guān)鍵的傳感器。其主要特點(diǎn)是，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快和噪聲小，是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益，特別適于探測(cè)微弱光信號(hào)；但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作電壓高，體積較大。光電倍增管一般用于測(cè)弱輻射而且響應(yīng)速度要求較高的場(chǎng)合，如人造的激光測(cè)距儀、光雷達(dá)等。
CdS和硒化鎘CdSe光敏電阻是可見(jiàn)光波段用得的兩種光敏電阻；硫化鉛PbS光敏電阻是工作于大氣個(gè)紅外透過(guò)窗口的主要光敏電阻，室溫工作的PbS光敏電阻響應(yīng)波長(zhǎng)范圍1.0～3.5微米，峰值響應(yīng)波長(zhǎng)2.4微米左右；銻化銦InSb光敏電阻主要用于探測(cè)大氣第二個(gè)紅外透過(guò)窗口，其響應(yīng)波長(zhǎng)3～5μm；碲鎘器件的光譜響應(yīng)在8～14微米，其峰值波長(zhǎng)為10.6微米，與CO2激光器的激光波長(zhǎng)相匹配，用于探測(cè)大氣第三個(gè)窗口（8～14微米）。為使器件能長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作，必須注意選擇好器件的規(guī)格和使用的環(huán)境條件，并且要使器件在額定條件下使用。
光電探測(cè)器的特點(diǎn)及應(yīng)用
光電探測(cè)器是光電探測(cè)系統(tǒng)的核心，根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能，以及光電探測(cè)器的原理，特性參數(shù)，使用環(huán)境，注意事項(xiàng)等，選擇合適的光電探測(cè)器至關(guān)重要。
一、外光電效應(yīng)器件
1、真空光電管
特點(diǎn)：①擋光作用小，受光面積大，對(duì)聚焦光斑的大小要求不嚴(yán)格;
②光電子路程相同，極間電容小，渡越時(shí)間一致，高頻特性好;
③可承受較大電流，線性度好;
④收集光電子效率低，靈敏度低，體積大，易破損;
應(yīng)用：光功率測(cè)量，光信號(hào)記錄，電影電視，紫外——可見(jiàn)分光光度計(jì)。
2、光電倍增管
特點(diǎn)：①光譜響應(yīng)寬，靈敏度高;
②低功耗，低噪聲，高分辨率;
③要求工作電壓非常穩(wěn)定，入射光功率不能太高;
④需要金屬外殼屏蔽干擾，體積較大。
應(yīng)用：光子計(jì)數(shù)，極微弱光探測(cè)，極低能射線探測(cè)，生化分析儀器，掃描電鏡。
