光電檢測(cè)技術(shù)第三章第一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電效應(yīng)光照射到物體表面上使物體發(fā)射電子、或?qū)щ娐拾l(fā)生變化、或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)等，這種因光照而引起物體電學(xué)特性發(fā)生改變統(tǒng)稱為光電效應(yīng)光電效應(yīng)包括外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)3.1光電探測(cè)器的原理第二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日外光電效應(yīng)：物體受光照后向外發(fā)射電子——多發(fā)生于金屬和金屬氧化物內(nèi)光電效應(yīng)：物體受到光照后所產(chǎn)生的光電子只在物質(zhì)內(nèi)部而不會(huì)逸出物體外部——多發(fā)生在半導(dǎo)體光電效應(yīng)第三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體受光照后，內(nèi)部產(chǎn)生光生載流子，使半導(dǎo)體中載流子數(shù)顯著增加而電阻減少的現(xiàn)象光生伏特效應(yīng)：光照在半導(dǎo)體PN結(jié)或金屬—半導(dǎo)體接觸上時(shí)，會(huì)在PN結(jié)或金屬—半導(dǎo)體接觸的兩側(cè)產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)。（1）PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)：當(dāng)用適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射PN結(jié)時(shí)，由于內(nèi)建場(chǎng)的作用（不加外電場(chǎng)），光生電子拉向n區(qū)，光生空穴拉向p區(qū)，相當(dāng)于PN結(jié)上加一個(gè)正電壓。（2）半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（光生電壓）；如將PN結(jié)短路，則會(huì)出現(xiàn)電流（光生電流）。內(nèi)光電效應(yīng)第四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光熱效應(yīng)光熱效應(yīng)：材料受光照射后，光子能量與晶格相互作用，振動(dòng)加劇，溫度升高，材料的性質(zhì)發(fā)生變化．熱釋電效應(yīng)：介質(zhì)的極化強(qiáng)度隨溫度變化而變化，引起表面電荷變化的現(xiàn)象．輻射熱計(jì)效應(yīng)：入射光的照射使材料由于受熱而造成電阻率變化的現(xiàn)象．溫差電效應(yīng)：由兩種材料制成的結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)溫差而在兩結(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，回路中產(chǎn)生電流．第五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電檢測(cè)器件的類型光電檢測(cè)器件是利用物質(zhì)的光電效應(yīng)把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。光電檢測(cè)器件分為兩大類：光子(光電子)檢測(cè)器件熱電檢測(cè)器件第六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電檢測(cè)器件光子器件熱電器件真空器件固體器件光電管光電倍增管真空攝像管變像管像增強(qiáng)管光敏電阻光電池光電二極管光電三極管光纖傳感器電荷耦合器件CCD熱電偶/熱電堆熱輻射計(jì)/熱敏電阻熱釋電探測(cè)器第七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日半導(dǎo)體光電器件光電導(dǎo)器件（內(nèi)光電效應(yīng)）光敏電阻（單晶型、多晶型、合金型等）光伏器件光電池光電二極管/三極管真空光電器件（外光電效應(yīng)）光電管光電倍增管熱電檢測(cè)器件熱敏電阻熱電偶和熱電堆熱釋電探測(cè)器件光電器件的分類第八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電檢測(cè)器件的特點(diǎn)光子器件熱電器件響應(yīng)波長(zhǎng)有選擇性，一般有截止波長(zhǎng)，超過(guò)該波長(zhǎng)，器件無(wú)響應(yīng)。響應(yīng)波長(zhǎng)無(wú)選擇性，對(duì)可見(jiàn)光到遠(yuǎn)紅外的各種波長(zhǎng)的輻射同樣敏感響應(yīng)快，吸收輻射產(chǎn)生信號(hào)需要的時(shí)間短，一般為納秒到幾百微秒響應(yīng)慢，一般為幾毫秒第九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日器件的基本特性參數(shù)響應(yīng)特性噪聲特性量子效率線性度工作溫度第十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日一、響應(yīng)特性1.響應(yīng)度（或稱靈敏度）：是光電探測(cè)器輸出信號(hào)與輸入光功率之間關(guān)系的度量。描述的是光電探測(cè)器件的光電轉(zhuǎn)換效率。響應(yīng)度是隨入射光波長(zhǎng)變化而變化的響應(yīng)度分電壓響應(yīng)率和電流響應(yīng)率第十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日電壓響應(yīng)率光電探測(cè)器件輸出電壓與入射光功率之比電流響應(yīng)率光電探測(cè)器件輸出電流與入射光功率之比第十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日２.光譜響應(yīng)度：探測(cè)器在波長(zhǎng)為λ的單色光照射下，輸出電壓或電流與入射的單色光功率之比．3.積分響應(yīng)度：檢測(cè)器對(duì)各種波長(zhǎng)光連續(xù)輻射量的反應(yīng)程度．第十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日４.響應(yīng)時(shí)間：響應(yīng)時(shí)間τ是描述光電探測(cè)器對(duì)入射光響應(yīng)快慢的一個(gè)參數(shù)。上升時(shí)間：入射光照射到光電探測(cè)器后，光電探測(cè)器輸出上升到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間。下降時(shí)間：入射光遮斷后，光電探測(cè)器輸出下降到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間。第十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電探測(cè)器響應(yīng)率與入射調(diào)制頻率的關(guān)系

為調(diào)制頻率為f時(shí)的響應(yīng)率 為調(diào)制頻率為零時(shí)的響應(yīng)率 為時(shí)間常數(shù)（等于RC）

５.頻率響應(yīng)：光電探測(cè)器的響應(yīng)隨入射光的調(diào)制頻率而變化的特性稱為頻率響應(yīng)．由于光電探測(cè)器信號(hào)產(chǎn)生和消失存在著一個(gè)滯后過(guò)程，所以入射光的調(diào)制頻率對(duì)光電探測(cè)器的響應(yīng)會(huì)有較大的影響。第十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日：上限截止頻率時(shí)間常數(shù)決定了光電探測(cè)器頻率響應(yīng)的帶寬第十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日二、噪聲特性在一定波長(zhǎng)的光照下光電探測(cè)器輸出的電信號(hào)并不是平直的，而是在平均值上下隨機(jī)地起伏，它實(shí)質(zhì)上就是物理量圍繞其平均值的漲落現(xiàn)象。用均方噪聲來(lái)表示噪聲值大小第十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日噪聲在實(shí)際的光電探測(cè)系統(tǒng)中是極其有害的。由于噪聲總是與有用信號(hào)混在一起，因而影響對(duì)信號(hào)特別是微弱信號(hào)的正確探測(cè)。一個(gè)光電探測(cè)系統(tǒng)的極限探測(cè)能力往往受探測(cè)系統(tǒng)的噪聲所限制。所以在精密測(cè)量、通信、自動(dòng)控制等領(lǐng)域，減小和消除噪聲是十分重要的問(wèn)題。第十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電探測(cè)器常見(jiàn)的噪聲熱噪聲散粒噪聲產(chǎn)生-復(fù)合噪聲1/f噪聲第十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日1、熱噪聲或稱約翰遜噪聲，即載流子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)造成的噪聲。導(dǎo)體或半導(dǎo)體中每一電子都攜帶著電子電量作隨機(jī)運(yùn)動(dòng)(相當(dāng)于微電脈沖)，盡管其平均值為零，但瞬時(shí)電流擾動(dòng)在導(dǎo)體兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)均方根電壓，稱為熱噪聲電壓。熱噪聲存在于任何電阻中，熱噪聲與溫度成正比，與頻率無(wú)關(guān)，熱噪聲又稱為白噪聲。第二十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日2、散粒噪聲散粒噪聲：入射到光探測(cè)器表面的光子是隨機(jī)的，光電子從光電陰極表面逸出是隨機(jī)的，PN結(jié)中通過(guò)結(jié)區(qū)的載流子數(shù)也是隨機(jī)的。散粒噪聲也是白噪聲，與頻率無(wú)關(guān)。散粒噪聲是光電探測(cè)器的固有特性，對(duì)大多數(shù)光電探測(cè)器的研究表明，散粒噪聲具有支配地位。例如光伏器件的PN結(jié)勢(shì)壘是產(chǎn)生散粒噪聲的主要原因。第二十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日3、產(chǎn)生-復(fù)合噪聲半導(dǎo)體受光照，載流子不斷產(chǎn)生-復(fù)合。在平衡狀態(tài)時(shí)，在載流子產(chǎn)生和復(fù)合的平均數(shù)是一定的但在某一瞬間載流子的產(chǎn)生數(shù)和復(fù)合數(shù)是有起伏的載流子濃度的起伏引起半導(dǎo)體電導(dǎo)率的起伏第二十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日4、1/f噪聲或稱閃爍噪聲或低頻噪聲。噪聲的功率近似與頻率成反比多數(shù)器件的1/f噪聲在200~300Hz以上已衰減到可忽略不計(jì)。第二十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日５、信噪比信噪比是判定噪聲大小的參數(shù)。是負(fù)載電阻上信號(hào)功率與噪聲功率之比若用分貝（dB）表示，為第二十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日６、噪聲等效功率(NEP)定義：信號(hào)功率與噪聲功率比為1（SNR=1）時(shí)，入射到探測(cè)器件上的輻射通量(單位為瓦)。這時(shí)，投射到探測(cè)器上的輻射功率所產(chǎn)生的輸出電壓（或電流）等于探測(cè)器本身的噪聲電壓（或電流）一般一個(gè)良好的探測(cè)器件的NEP約為10-11W。NEP越小，噪聲越小，器件的性能越好。第二十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日噪聲等效功率是一個(gè)可測(cè)量的量。設(shè)入射輻射的功率為P，測(cè)得的輸出電壓為U0然后除去輻射源，測(cè)得探測(cè)器的噪聲電壓為UN則按比例計(jì)算，要使U0＝UN，的輻射功率為第二十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日７、探測(cè)率與歸一化探測(cè)率探測(cè)率D定義為噪聲等效功率的倒數(shù)經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)NEP與檢測(cè)元件的面積Ad和放大器帶寬Δf乘積的平方根成正比歸一化探測(cè)率D*，即

D*與探測(cè)器的敏感面積、放大器的帶寬無(wú)關(guān)。第二十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日三、量子效率（）量子效率：在某一特定波長(zhǎng)上，每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光量子數(shù)之比。對(duì)理想的探測(cè)器，入射一個(gè)光量子發(fā)射一個(gè)電子，=1實(shí)際上，<1量子效率是一個(gè)微觀參數(shù)，量子效率愈高愈好。第二十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日量子效率與響應(yīng)度的關(guān)系1.I/q：每秒產(chǎn)生的光電子數(shù)2.P/hυ：每秒入射的光子數(shù)第二十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日四、線性度線性度是描述光電探測(cè)器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)保持線性關(guān)系的程度。在某一范圍內(nèi)探測(cè)器的響應(yīng)度是常數(shù)，稱這個(gè)范圍為線性區(qū)。非線性誤差：

δ＝Δmax/(I2

–I1)Δmax：實(shí)際響應(yīng)曲線與擬合曲線之間的最大偏差；I2和I1：分別為線性區(qū)中最小和最大響應(yīng)值。第三十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日五、工作溫度工作溫度就是指光電探測(cè)器最佳工作狀態(tài)時(shí)的溫度。光電探測(cè)器在不同溫度下，性能有變化。

例如，半導(dǎo)體光電器件的長(zhǎng)波限和峰值波長(zhǎng)會(huì)隨溫度而變化；熱電器件的響應(yīng)度和熱噪聲會(huì)隨溫度而變化。第三十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日3.2光電子發(fā)射器件光電管

真空光電管、充氣光電管光電倍增管第三十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電管及其基本特性

光電管有真空光電管和充氣光電管或稱電子光電管和離子光電管兩類。兩者結(jié)構(gòu)相似，如圖。它們由一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極構(gòu)成，并且密封在一只真空玻璃管內(nèi)。陰極裝在玻璃管內(nèi)壁上，其上涂有光電發(fā)射材料。陽(yáng)極通常用金屬絲彎曲成矩形或圓形，置于玻璃管的中央。光電管的結(jié)構(gòu)示意圖光陽(yáng)極光電陰極光窗第三十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)入射光照射在陰極上時(shí)，單個(gè)光子就把它的全部能量傳遞給陰極材料中的一個(gè)自由電子，從而使自由電子的能量增加。當(dāng)電子獲得的能量大于陰極材料的逸出功A時(shí)，它就可以克服金屬表面束縛而逸出，形成電子發(fā)射。這種電子稱為光電子，光電子逸出金屬表面后的初始動(dòng)能為：根據(jù)能量守恒定律有m為電子質(zhì)量；v為電子逸出的初速度。由上式可知，要使光電子逸出陰極表面的必要條件是>A。由于不同材料具有不同的逸出功，因此對(duì)每一種陰極材料，入射光都有一個(gè)確定的頻率限，當(dāng)入射光的頻率低于此頻率限時(shí)，不論光強(qiáng)多大，都不會(huì)產(chǎn)生光電子發(fā)射，此頻率限稱為“紅限”。相應(yīng)的波長(zhǎng)λK為：

式中，c為光速；A為逸出功。光電管工作原理第三十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電管的類型①

中心陰極型：這種類型由于陰極面積很小，受照光通量不大，僅適用于低照度探測(cè)和光子初速度分布的測(cè)量。②中心陽(yáng)極型：這種類型由于陰極面積大，對(duì)入射聚焦光斑的大小限制不大；又由于光電子從光陰極飛向陽(yáng)極的路程相同，電子渡越時(shí)間的一致性好；其缺點(diǎn)是光電子接收特性差，需要較高的陽(yáng)極電壓。③半圓柱面陰極型：這種結(jié)構(gòu)有利于增加極間絕緣性能和減少漏電流。④平行平板極型：這種類型的特點(diǎn)是光電子從陰極飛向陽(yáng)極基本上保持平行直線的軌跡，電極對(duì)于光線入射的一致性好。⑤帶圓筒平板陰極型：它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、工作穩(wěn)定。第三十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電管結(jié)構(gòu)第三十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電管測(cè)量電路圖

光電管正常工作時(shí)，陽(yáng)極電位高于陰極，如圖所示。在入射光頻率大于“紅限”的前提下，從陰極表面逸出的光電子被具有正電位的陽(yáng)極所吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流，稱為光電流。此時(shí)若光強(qiáng)增大，轟擊陰極的光子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)也就增多，光電流變大。電流IФ和電阻RL上的電壓降U0就和光強(qiáng)成函數(shù)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。第三十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日伏安特性光照特性光譜特性響應(yīng)時(shí)間峰值探測(cè)率溫度特性光電管的特性參數(shù)

第三十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日1.伏安特性

在一定的光照射下，對(duì)光電器件的陰極所加電壓與陽(yáng)極所產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系稱為光電管的伏安特性。光電管的伏安特性如圖所示。它是應(yīng)用光電傳感器參數(shù)的主要依據(jù)。光電管的伏安特性5020μlm40μlm60μlm80μlm100μlm120μlm100150200024681012陽(yáng)極與末級(jí)倍增極間的電壓/VIA/μA第三十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日2.

光照特性當(dāng)光電管的陽(yáng)極和陰極之間所加電壓一定時(shí)，光通量與光電流之間的關(guān)系為光電管的光照特性。其特性曲線如圖所示。曲線1表示氧銫陰極光電管的光照特性，光電流I與光通量成線性關(guān)系。曲線2為銻銫陰極的光電管光照特性，它成非線性關(guān)系。光電管的光照特性255075100200.51.52.0Φ/1mIA/μA1.02.51第四十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日3.靈敏度

說(shuō)明：陰極材料不同的光電管，具有不同的紅限，因此適用于不同的光譜范圍。此外，即使入射光的頻率大于紅限，并保持其強(qiáng)度不變，但陰極發(fā)射的光電子數(shù)量還會(huì)隨入射光頻率的變化而改變，即同一種光電管對(duì)不同頻率的入射光靈敏度并不相同。光電管的這種光譜特性，要求人們應(yīng)當(dāng)根據(jù)檢測(cè)對(duì)象是紫外光、可見(jiàn)光還是紅外光去選擇陰極材料不同的光電管，以便獲得滿意的靈敏度。

光照特性曲線的斜率（光電流與入射光光通量之間比）稱為光電管的靈敏度。第四十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電倍增管主要由光陰極K、倍增極D和陽(yáng)極A組成。分類：端窗式（透射式陰極，通過(guò)管殼的端面接收入射光）

側(cè)窗式（反射式陰極，通過(guò)管殼的側(cè)面接收入射光）光電倍增管第四十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電倍增管第四十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電倍增管的基本電路

變化緩慢的入射光通量：電路往往將電源正端接地，并且輸出可以直接與放大器輸入端連接，從而使它能夠響應(yīng)。當(dāng)入射光通量為脈沖通量時(shí)，則應(yīng)將電源的負(fù)端接地，因?yàn)楣怆姳对龉艿年帢O接地比陽(yáng)極接地有更低的噪聲，此時(shí)輸出端應(yīng)接入隔離電容，同時(shí)各倍增極的并聯(lián)電容亦應(yīng)接入，以穩(wěn)定脈沖工作時(shí)的各級(jí)工作電壓，穩(wěn)定增益并防止飽和。第四十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電倍增極材料要求：耐撞擊、穩(wěn)定性好、使用溫度高等銻化銫：具有高的倍增系數(shù)，但使用溫度不超過(guò)60℃，在倍增電流較大時(shí)，倍增系數(shù)顯著下降。銀鎂合金：倍增系數(shù)高，穩(wěn)定性好，使用溫度不超過(guò)150℃，可用于電流較大的倍增管中。銅鈹合金和負(fù)電子親和力倍增材料：減少倍增級(jí)數(shù)，提高光電管的頻率響應(yīng)和降低散粒噪聲。第四十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日陰極靈敏度紅外靈敏度來(lái)表示：紅光靈敏度與白光靈敏度之比陽(yáng)極靈敏度陽(yáng)極輸出電流與陰極光通量之比光電倍增管特性參數(shù)1.靈敏度第四十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日2.暗電流

光電倍增管接上工作電壓后，在沒(méi)有光照的情況下陽(yáng)極仍會(huì)有一個(gè)很小的電流輸出，此電流即稱為暗電流。

陽(yáng)極輸出電流：暗電流和信號(hào)電流說(shuō)明：暗電流的存在決定了光電倍增管可測(cè)量光信號(hào)的最小值。一只好的光電倍增管，要求其暗電流小并且穩(wěn)定。

第四十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日3.放大倍數(shù)在一定的工作電壓下，光電倍增管的陽(yáng)極倍增電流和陰極信號(hào)電流之比成為放大倍數(shù)或電流增益G:第四十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日103104105106255075100125極間電壓/V放大倍數(shù)光電倍增管的特性曲線第四十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.光譜響應(yīng)度光譜響應(yīng)率：光電倍增管對(duì)不同波長(zhǎng)的光入射的響應(yīng)能力是不相同的。在給定波長(zhǎng)的單位輻射功率照射下所產(chǎn)生的陽(yáng)極電流大小稱為光電倍增管的絕對(duì)光譜響應(yīng)率，表示為：測(cè)量S(λ)十分復(fù)雜，因此在一般測(cè)量中都是測(cè)量它的相對(duì)值。為此，可以把S(λ)中的最大值當(dāng)作一個(gè)單位對(duì)所有S(λ)值進(jìn)行歸一化，這時(shí)就得到s(λ)稱為光電倍增管的相對(duì)光譜響應(yīng)率，它與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線稱為光電倍增管的相對(duì)光譜響應(yīng)曲線。s(λ)≤1，是一個(gè)無(wú)量綱的量，只表示光電倍增管的光譜響應(yīng)特征。第五十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日5.光照特性與直線最大偏離是3%10－1310－1010－910－710－510－310－1在45mA處飽和10－1410－1010－610－2光通量/1m陽(yáng)極電流/A第五十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日一、光敏電阻光敏電阻是光電導(dǎo)型器件。光敏電阻材料：主要是硅、鍺和化合物半導(dǎo)體，例如：硫化鎘（CdS），銻化銦（InSb）等。硫化鎘（CdS），硫化鉛（PbS），銻化銦（InSb），碲鎘汞（HgCdTe），碲錫鉛（PbSnTe）.3.3光電導(dǎo)探測(cè)器件第五十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏電阻的特點(diǎn)：光譜響應(yīng)范圍寬（特別是對(duì)于紅光和紅外輻射）；偏置電壓低，工作電流大；動(dòng)態(tài)范圍寬，既可測(cè)強(qiáng)光，也可測(cè)弱光；光電導(dǎo)增益大，靈敏度高；無(wú)極性，使用方便；在強(qiáng)光照射下，光電線性度較差光電馳豫時(shí)間較長(zhǎng)，頻率特性較差第五十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏電阻(LDR)和它的符號(hào)

符號(hào)第五十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日1.光敏電阻的工作原理光敏電阻結(jié)構(gòu)：在一塊均勻光電導(dǎo)體兩端加上電極，貼在硬質(zhì)玻璃、云母、高頻瓷或其他絕緣材料基板上，兩端接有電極引線，封裝在帶有窗口的金屬或塑料外殼內(nèi)。（如下圖）工作機(jī)理：當(dāng)入射光子使半導(dǎo)體中的電子由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶時(shí)，導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴均參與導(dǎo)電，其阻值急劇減小，電導(dǎo)增加。第五十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日入射光第五十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日本征型和雜質(zhì)型光敏電阻本征型光敏電阻：當(dāng)入射光子的能量等于或大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg時(shí)，激發(fā)一個(gè)電子－空穴對(duì)，在外電場(chǎng)的作用下，形成光電流。雜質(zhì)型光敏電阻：對(duì)于Ｎ型半導(dǎo)體，當(dāng)入射光子的能量等于或大于雜質(zhì)電離能ΔＥ時(shí)，將施主能級(jí)上的電子激發(fā)到導(dǎo)帶而成為導(dǎo)電電子，在外電場(chǎng)的作用下，形成光電流。本征型用于可見(jiàn)光長(zhǎng)波段，雜質(zhì)型用于紅外波段。價(jià)帶導(dǎo)帶電子空穴Eg價(jià)帶導(dǎo)帶電子空穴ΔＥ施主第五十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電導(dǎo)與光電流光敏電阻兩端加電壓（直流或交流）．無(wú)光照時(shí)，阻值（暗電阻）很大，電流（暗電流）很小；光照時(shí)，光生載流子迅速增加，阻值（亮電阻）急劇減少．在外場(chǎng)作用下，光生載流子沿一定方向運(yùn)動(dòng)，形成光電流（亮電流）。光電流：亮電流和暗電流之差；

I光

=IL-Id光電導(dǎo)：亮電流和暗電流之差；

g

=gL-gd第五十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日２．光敏電阻的工作特性光電特性伏安特性時(shí)間響應(yīng)和頻率特性溫度特性第五十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電特性：光電流與入射光照度的關(guān)系：

(1)弱光時(shí)，γ=1，光電流與照度成線性關(guān)系

(2)強(qiáng)光時(shí)，γ=0.5，光電流與照度成拋物線 光照增強(qiáng)的同時(shí)，載流子濃度不斷的增加，同時(shí)光敏電阻的溫度也在升高，從而導(dǎo)致載流子運(yùn)動(dòng)加劇，因此復(fù)合幾率也增大，光電流呈飽和趨勢(shì)。（冷卻可以改善）光敏電阻的光電特性第六十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日在弱光照下，光電流與照度E具有良好的線性關(guān)系在強(qiáng)光照下則為非線性關(guān)系其他光敏電阻也有類似的性質(zhì)。第六十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電導(dǎo)靈敏度:光電導(dǎo)g與照度E之比. 說(shuō)明：不同波長(zhǎng)的光，光敏電阻的靈敏度是不同的。在選用光電器件時(shí)必須充分考慮到這種特性。第六十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電導(dǎo)增益

光電導(dǎo)增益反比于電極間距的平方。量子效率：光電流與入射光子流之比。第六十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日伏安特性在一定的光照下，光敏電阻的光電流與所加的電壓關(guān)系光敏電阻是一個(gè)純電阻，因此符合歐姆定律，其伏安特性曲線為直線。不同光照度對(duì)應(yīng)不同直線第六十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日受耗散功率的限制，在使用時(shí)，光敏電阻兩端的電壓不能超過(guò)最高工作電壓，圖中虛線為允許功耗曲線由此可確定光敏電阻正常工作電壓。第六十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏電阻時(shí)間常數(shù)比較大，其上限截止頻率低。只有PbS光敏電阻的頻率特性稍好些，可工作到幾千赫。頻率特性第六十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏電阻的時(shí)間響應(yīng)特性較差材料受光照到穩(wěn)定狀態(tài)，光生載流子濃度的變化規(guī)律：停止光照，光生載流子濃度的變化為響應(yīng)時(shí)間第六十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日隨著溫度的升高，光敏電阻的暗電阻和靈敏度都要下降，溫度的變化也會(huì)影響光譜特性曲線。例如：硫化鉛光敏電阻，隨著溫度的升高光譜響應(yīng)的峰值將向短波方向移動(dòng)。尤其是紅外探測(cè)器要采取制冷措施溫度特性第六十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏電阻的應(yīng)用基本功能：根據(jù)自然光的情況決定是否開燈?；驹恚汗獍禃r(shí)，光敏電阻阻值很高，繼電器關(guān)，燈亮；光亮?xí)r，光敏電阻阻值降低，繼電器工作，燈關(guān)。照明燈自動(dòng)控制電路K220V燈常閉CdS第六十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電池光電二極管光電三極管3.4光伏探測(cè)器件第七十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日硅光電池光電池是根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成的將光能轉(zhuǎn)換成電能的一種器件。PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)：當(dāng)用適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射PN結(jié)時(shí)，由于內(nèi)建場(chǎng)的作用（不加外電場(chǎng)），光生電子拉向n區(qū)，光生空穴拉向p區(qū)，相當(dāng)于PN結(jié)上加一個(gè)正電壓。半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（光生電壓）；如將PN結(jié)短路，則會(huì)出現(xiàn)電流（光生電流）。第七十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)光電池核心部分是一個(gè)PN結(jié)，一般作成面積大的薄片狀，來(lái)接收更多的入射光。在N型硅片上擴(kuò)散P型雜質(zhì)（如硼），受光面是P型層在P型硅片上擴(kuò)散N型雜質(zhì)（如磷），受光面是N型層第七十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日受光面有二氧化硅抗反射膜，起到增透作用和保護(hù)作用上電極做成柵狀，為了更多的光入射由于光子入射深度有限，為使光照到PN結(jié)上，實(shí)際使用的光電池制成薄P型或薄N型。第七十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日第七十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電池等效電路第七十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日第七十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日第七十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電池的特性1、伏安特性無(wú)光照時(shí)，光電池伏安特性曲線與普通半導(dǎo)體二極管相同。有光照時(shí)，沿電流軸方向平移，平移幅度與光照度成正比。曲線與電壓軸交點(diǎn)稱為開路電壓VOC，與電流軸交點(diǎn)稱為短路電流ISC。第七十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電池伏安特性曲線第七十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日反向電流隨光照度的增加而上升IU照度增加第八十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日2、時(shí)間和頻率響應(yīng)

硅光電池頻率特性好硒光電池頻率特性差硅光電池是目前使用最廣泛的光電池

第八十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日要得到短的響應(yīng)時(shí)間，必須選用小的負(fù)載電阻RL；光電池面積越大則響應(yīng)時(shí)間越大，因?yàn)楣怆姵孛娣e越大則結(jié)電容Cj越大，在給定負(fù)載時(shí)，時(shí)間常數(shù)就越大，故要求短的響應(yīng)時(shí)間，必須選用小面積光電池。第八十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日開路電壓下降大約23mV/度短路電流上升大約10-510-3mA/度3、溫度特性

隨著溫度的上升，硅光電池的光譜響應(yīng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，開路電壓下降，短路電流上升。光電池做探測(cè)器件時(shí)，測(cè)量?jī)x器應(yīng)考慮溫度的漂移，要進(jìn)行補(bǔ)償。第八十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日4、光譜響應(yīng)度硅光電池響應(yīng)波長(zhǎng)微米，峰值波長(zhǎng)微米。硒光電池響應(yīng)波長(zhǎng)微米，峰值波長(zhǎng)0.54微米。第八十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日5、光電池的光照特性連接方式：開路電壓輸出---(a)

短路電流輸出---(b)光電池在不同的光強(qiáng)照射下可產(chǎn)生不同的光電流和光生電動(dòng)勢(shì)。短路電流在很大范圍內(nèi)與光強(qiáng)成線性關(guān)系。開路電壓隨光強(qiáng)變化是非線性的，并且當(dāng)照度在2000lx時(shí)趨于飽和。第八十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光照特性---

開路電壓輸出：非線性(電壓---光強(qiáng))，靈敏度高短路電流輸出：線性好(電流---光強(qiáng))，靈敏度低開關(guān)測(cè)量（開路電壓輸出），線性檢測(cè)（短路電流輸出）第八十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日負(fù)載RL的增大線性范圍也越來(lái)越小。因此，在要求輸出電流與光照度成線性關(guān)系時(shí)，負(fù)載電阻在條件許可的情況下越小越好，并限制在適當(dāng)?shù)墓庹辗秶鷥?nèi)使用。第八十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電池的應(yīng)用1、光電探測(cè)器件利用光電池做探測(cè)器有頻率響應(yīng)高，光電流隨光照度線性變化等特點(diǎn)。2、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能實(shí)際應(yīng)用中，把硅光電池經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)組成電池組。（硅太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)能電池、化合物太陽(yáng)能電池）第八十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏二極管光敏二極管與普通二極管一樣有一個(gè)PN結(jié)，屬于單向?qū)щ娦缘姆蔷€形元件。外形不同之處是在光電二極管的外殼上有一個(gè)透明的窗口以接收光線照射，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。為了獲得盡可能大的光生電流，需要較大的工作面，即PN結(jié)面積比普通二極管大得多，以擴(kuò)散層作為它的受光面。為了提高光電轉(zhuǎn)換能力，PN結(jié)的深度較普通二極管淺。第八十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電二極管（光敏二極管）光敏二極管符號(hào)光敏二極管接法

第九十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日外加反向偏壓光敏二極管一般在負(fù)偏壓情況下使用大反偏壓的施加，增加了耗盡層的寬度和結(jié)電場(chǎng)，電子—空穴在耗盡層復(fù)合機(jī)會(huì)少，提高光敏二極管的靈敏度。增加了耗盡層的寬度，結(jié)電容減小，提高器件的頻響特性。但是，為了提高靈敏度及頻響特性，卻不能無(wú)限地加大反向偏壓，因?yàn)樗€受到PN結(jié)反向擊穿電壓等因素的限制。第九十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏二極管體積小，靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間短，光譜響應(yīng)在可見(jiàn)到近紅外區(qū)中，光電檢測(cè)中應(yīng)用多。擴(kuò)散型P-i-N硅光敏二極管和雪崩光敏二極管擴(kuò)散型P-i-N硅光敏二極管第九十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日PIN型二極管的優(yōu)點(diǎn)選擇一定厚度的i層，具有高速響應(yīng)特性。i層所起的作用:(1)為了取得較大的PN結(jié)擊穿電壓，必須選擇高電阻率的基體材料，這樣勢(shì)必增加了串聯(lián)電阻，使時(shí)間常數(shù)增大，影響管子的頻率響應(yīng)。而i層的存在，使擊穿電壓不再受到基體材料的限制，從而可選擇低電阻率的基體材料。這樣不但提高了擊穿電壓，還減少了串聯(lián)電阻和時(shí)間常數(shù)。

(2)反偏下，耗盡層較無(wú)i層時(shí)要大得多，從而使結(jié)電容下降，提高了頻率響應(yīng)。第九十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)光敏二極管的PN結(jié)上加相當(dāng)大的反向偏壓時(shí)，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生一個(gè)很高的電場(chǎng)，使進(jìn)入場(chǎng)區(qū)的光生載流子獲得足夠的能量，通過(guò)碰撞使晶格原子電離，而產(chǎn)生新的電子—空穴對(duì)。新的電子—空穴對(duì)在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下分別向相反方向運(yùn)動(dòng)．在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，又有可能與原子碰撞再一次產(chǎn)生電子—空穴對(duì)。只要電場(chǎng)足夠強(qiáng)，此過(guò)程就將繼續(xù)下去，達(dá)到載流子的雪崩倍增。通常，雪崩光敏二極管的反向工作偏壓略低于擊穿電壓。雪崩光敏二極管第九十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日雪崩光電二極管的

倍增電流、噪聲與偏壓的關(guān)系曲線第九十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日在偏置電壓較低時(shí)的A點(diǎn)以左，不發(fā)生雪崩過(guò)程；隨著偏壓的逐漸升高，倍增電流逐漸增加從B點(diǎn)到c點(diǎn)增加很快，屬于雪崩倍增區(qū)；偏壓再繼續(xù)增大，將發(fā)生雪崩擊穿；同時(shí)噪聲增大。如圖中c點(diǎn)以右的區(qū)域，也顯著增加。最佳的偏壓工作區(qū)是c點(diǎn)以左，否則進(jìn)入雪崩擊穿區(qū)燒壞管子。由于擊穿電壓會(huì)隨溫度漂移，必須根據(jù)環(huán)境溫度變化相應(yīng)調(diào)整工作電壓。第九十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日雪崩光電二極管具有電流增益大，靈敏度高，頻率響應(yīng)快，帶寬可達(dá)100GHz。是目前響應(yīng)最快的一種光敏二極管。不需要后續(xù)龐大的放大電路等特點(diǎn)。因此它在微弱輻射信號(hào)的探測(cè)方向被廣泛地應(yīng)用。在設(shè)計(jì)雪崩光敏二極管時(shí)，要保證載流子在整個(gè)光敏區(qū)的均勻倍增，這就需要選擇無(wú)缺陷的材料，必須保持更高的工藝和保證結(jié)面的平整。其缺點(diǎn)是工藝要求高，穩(wěn)定性差，受溫度影響大。第九十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日雪崩光電二極管與光電倍增管比較體積小結(jié)構(gòu)緊湊工作電壓低使用方便但其暗電流比光電倍增管的暗電流大，相應(yīng)的噪聲也較大故光電倍增管更適宜于弱光探測(cè)第九十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏二極管陣列

將光敏二極管以線列或面陣形式集合在一起，用來(lái)同時(shí)探測(cè)被測(cè)物體各部位提供的不同光信息，并將這些信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。第九十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏三極管（光電三極管）光電三極管是由光電二極管和一個(gè)晶體三極管構(gòu)成，相當(dāng)于在晶體三極管的基極和集電極間并聯(lián)一個(gè)光電二極管。同光電二極管一樣，光電三極管外殼也有一個(gè)透明窗口，以接收光線照射。日前用得較多的是NPN和PNP兩種平面硅光電三極管。第一百頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日NPN光電三極管結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖第一百零一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電三極管工作原理

NPN光電三極管（3DU型），使用時(shí)光電二極管的發(fā)射極接電源負(fù)極，集電極接電源正極。光電三極管不受光時(shí)，相當(dāng)于普通三極管基極開路的狀態(tài)。集電結(jié)(基—集結(jié))處于反向偏置，基極電流等于0，因而集電極電流很小，為光電三極管的暗電流。當(dāng)光子入射到集電結(jié)時(shí)，就會(huì)被吸收而產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，處于反向偏置的集電結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)使電子漂移到集電極，空穴漂移到基極，形成光生電壓，基極電位升高。第一百零二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極第一百零三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光電三極管與光電二極管相比，具有較高的輸出光電流，但線性差。線性差主要是由電流放大倍數(shù)的非線性所致在大照度時(shí)，光敏三極管不能作線性轉(zhuǎn)換元件，但可以作開關(guān)元件使用。光電三極管的光照特性第一百零四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日光敏三極管的伏安特性硅光電三極管的光電流在毫安量級(jí)，硅光電二極管的光電流在微安量級(jí)。在零偏壓時(shí)硅光電三極管沒(méi)有光電流輸出，但硅光電二極管有光電流輸出。

工作電壓較低時(shí)輸出電流有非線性，硅光電三極管的非線性更嚴(yán)重。（因?yàn)榉糯蟊稊?shù)與工作電壓有關(guān)）在一定的偏壓下，硅光電三極管的伏安曲線在低照度時(shí)間隔較均勻，在高照度時(shí)曲線越來(lái)越密第一百零五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日硅光電三極管硅光電二極管第一百零六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日

光敏三極管的溫度特性光電三極管的光電流和暗電流受溫度影響比光電二極管大得多第一百零七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日

光敏三極管的（調(diào)制）頻率特性光敏三極管的頻率特性受負(fù)載電阻的影響，減小負(fù)載電阻可以提高頻率響應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，光敏三極管的頻率響應(yīng)比光敏二極管差。對(duì)于鍺管，入射光的調(diào)制頻率要求在5000Hz以下，硅管的頻率響應(yīng)要比鍺管好。第一百零八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日3.5 光電耦合器件定義：發(fā)光器件與光接受器件的組合器件。類型：光電耦合／隔離器：在電路之間傳遞信息，又能實(shí)現(xiàn)電路間的電氣隔離和消除噪聲。光傳感器：用于檢測(cè)物體的位置或物體有無(wú)的狀態(tài)。發(fā)光器件：ＬＥＤ，ＬＤ，燈等 光接受器件：光電二極管／三極管，光電 池，光敏電阻。第一百零九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日

CCD（ChargeCoupledDevice）CCD是一種電荷耦合器件(ChargeCoupledDevice)CCD的突出特點(diǎn)：是以電荷作為信號(hào)，而不同于其它大多數(shù)器件是以電流或者電壓為信號(hào)。CCD的基本功能是電荷的存儲(chǔ)和電荷的轉(zhuǎn)移。CCD工作過(guò)程的主要問(wèn)題是信號(hào)電荷的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、傳輸和檢測(cè)。第一百一十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日CCD的結(jié)構(gòu)MOS光敏元：構(gòu)成CCD的基本單元是MOS(金屬—氧化物—半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)。（Ｐ／Ｎ型層）電極第一百一十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日在柵極加正偏壓之前，P型半導(dǎo)體中的空穴（多子）的分布是均勻的。加正偏壓后，空穴被排斥而產(chǎn)生耗盡區(qū)，偏壓增加，耗盡區(qū)向內(nèi)延伸。當(dāng)UG＞Uth時(shí)，半導(dǎo)體與絕緣體界面上的電勢(shì)變得非常高，以致于將半導(dǎo)體內(nèi)的電子(少子)吸引到表面，形成一層極薄但電荷濃度很高的反型層。反型層電荷的存在表明了MOS結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)電荷的功能。電荷存儲(chǔ)第一百一十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日電荷的轉(zhuǎn)移（耦合）第一百一十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日ＣＣＤ主要由三部分組成：信號(hào)輸入、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)輸出。輸入部分：將信號(hào)電荷引入到ＣＣＤ的第一個(gè)轉(zhuǎn)移柵極下的勢(shì)阱中，稱為電荷注入。電荷注入的方法主要有兩類：光注入和電注入電注入：用于濾波、延遲線和存儲(chǔ)器等。通過(guò)輸入二極管給輸入柵極施加電壓。光注入：用于攝像機(jī)。用光敏元件代替輸入二極管。當(dāng)光照射CCD硅片時(shí)，在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，其多數(shù)載流子被柵極電壓排開，少數(shù)載流子則被收集在勢(shì)阱中形成信號(hào)電荷。CCD的工作原理P-Si輸入柵輸入二極管輸出二極管輸出柵SiO2第一百一十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日CCD的特點(diǎn)體積小，功耗低，可靠性高，壽命長(zhǎng)。空間分辨率高，可以獲得很高的定位精度和測(cè)量精度。光電靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍大，紅外敏感性強(qiáng)，信噪比高。高速掃描，基本上不保留殘象(電子束攝象管有15~20％的殘象)集成度高可用于非接觸精密尺寸測(cè)量系統(tǒng)。無(wú)像元燒傷、扭曲，不受電磁干擾。有數(shù)字掃描能力。象元的位置可由數(shù)字代碼確定，便于與計(jì)算機(jī)結(jié)合接口。第一百一十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，2022年，8月28日CCD的特性參數(shù)像素?cái)?shù)量，CCD尺寸，最低照度，信噪比等像素?cái)?shù)是指CCD上感光元件的數(shù)量。44萬(wàn)（768*576）、100萬(wàn)（1024*1024）、200萬(wàn)（1600*1200）、600萬(wàn)（2832*2128）信噪比：典型值為4