第二章

光電探測(cè)技術(shù)光電發(fā)射探測(cè)器光電發(fā)射探測(cè)器：利用光電發(fā)射效應(yīng)原理而工作的探測(cè)器。

種類：光電管光電倍增管基于外光電效應(yīng)Photoemissivedetector,簡(jiǎn)稱PE探測(cè)器被半導(dǎo)體光電器件取代極高靈敏度～106快速響應(yīng)～pS五、光電探測(cè)器光電陰極具有外光電效應(yīng)的材料－－光電子發(fā)射體光電子發(fā)射探測(cè)器中的光電子發(fā)射體－－又稱為光電陰極

光電陰極是完成光電轉(zhuǎn)換的重要部件，其性能好壞直接影響整個(gè)光電發(fā)射器件的性能！好的光電發(fā)射材料應(yīng)具備的條件光吸收系數(shù)大光電子體內(nèi)傳輸能量損失小，逸出深度大表面勢(shì)壘低光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器常用的光電陰極材料反射系數(shù)大、吸收系數(shù)小、碰撞損失能量大、逸出功大－－適應(yīng)對(duì)紫外靈敏的光電探測(cè)器。光吸收系數(shù)大得多，散射能量損失小，量子效率比金屬大得多－－光譜響應(yīng)：可見光和近紅外波段。金屬：半導(dǎo)體：常規(guī)光電陰極負(fù)電子親和勢(shì)陰極

半導(dǎo)體材料廣泛用作光電陰極發(fā)射光電子的能力更強(qiáng)光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器電子親和勢(shì)EA

真空能級(jí)與導(dǎo)帶底能級(jí)之差稱為電子親和勢(shì)負(fù)電子親和勢(shì)真空能級(jí)低于導(dǎo)帶底能級(jí)發(fā)射光電子的能力更強(qiáng)負(fù)電子親和勢(shì)陰極NegativeElectronAffinity，簡(jiǎn)稱NEA光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器負(fù)電子親和勢(shì)陰極重?fù)诫s的P型硅表面涂極薄的金屬Cs，經(jīng)過處理形成N型的Cs2O。以Si-Cs2O光電陰極為例光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器P型Si的電子親和勢(shì):N型Cs2O電子親和勢(shì):EA1=E0-EC1>0EA2=E0-EC2>0光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器負(fù)電子親和勢(shì)陰極體內(nèi)：P型表面：N型體內(nèi)有效電子親和勢(shì):

EAe=E0-EC1<01、量子效率高2、閾值波長(zhǎng)延伸到紅外區(qū)3、由于“冷”電子發(fā)射，能量分散小，在成象器件中分辨率極高4、暗電流極小5、延伸的光譜區(qū)內(nèi)其靈敏度均勻NEA的優(yōu)點(diǎn)：量子效率比常規(guī)發(fā)射體高得多

光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電管這類管子體積較大，工作電壓高達(dá)百伏到數(shù)百伏，玻璃外殼容易破碎，它的一般應(yīng)用目前已基本被半導(dǎo)體光電器件代替。光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電倍增管Photomultiplier,簡(jiǎn)稱PMT結(jié)構(gòu)：光窗光電陰極電子光學(xué)系統(tǒng)電子倍增系統(tǒng)陽(yáng)極光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器1.光窗(a)側(cè)窗式；(b)端窗式1）光入射通道2）短波閾值作用：反射式、透射式光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電倍增管2.光電陰極作用:1)光電轉(zhuǎn)換能力2)長(zhǎng)波波長(zhǎng)閾值3)決定整管靈敏度要素光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電倍增管3.電子倍增極

－－由許多倍增極組成，決定整管靈敏度最關(guān)鍵部分作用－－倍增10-15級(jí)倍增極光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電倍增管倍增極二次電子發(fā)射一次電子二次電子二次電子發(fā)射系數(shù)：光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電倍增管二次電子發(fā)射系數(shù)：二次發(fā)射系數(shù)與一次電子能量關(guān)系增大Ep，δ值反而下降不同材料δmax

金屬：0.5～1.8半導(dǎo)體和介質(zhì)：5～6負(fù)電子親和勢(shì)材料：500~δ隨Ep增大而增大Epmax約為100～1800eV光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電倍增管4．陽(yáng)極作用：－－收集最末一級(jí)倍增極發(fā)射出來的二次電子，向外電路輸出電流。結(jié)構(gòu)：－－具有較高電子收集率，能承受較大電流密度，在陽(yáng)極附近空間不產(chǎn)生空間電荷效應(yīng)。陽(yáng)極廣泛采用柵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電倍增管光電倍增管應(yīng)用舉例閃爍計(jì)數(shù)器：閃爍晶體（如NaI）

+光電倍增管正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)PET系統(tǒng)注入放射性物質(zhì)，放射正電子，同周圍的電子結(jié)合淬滅，射出511kev的γ射線,由探測(cè)器接收，可確定體內(nèi)淬滅電子位置，得到CT像。光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電倍增管應(yīng)用舉例光電發(fā)射探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器：利用光電導(dǎo)效應(yīng)原理而工作的探測(cè)器。 又稱為光敏電阻或光導(dǎo)管。種類：本征光電導(dǎo)探測(cè)器非本征光電導(dǎo)探測(cè)器室溫下工作、適用于可見光和近紅外輻射探測(cè)低溫下工作、適用中、遠(yuǎn)紅外輻射探測(cè)單晶光電導(dǎo)探測(cè)器多晶光電導(dǎo)探測(cè)器五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器探測(cè)器結(jié)構(gòu)邊電極結(jié)構(gòu)示意圖缺點(diǎn)：增益小響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器探測(cè)器結(jié)構(gòu)：共平面（梳狀電極）結(jié)構(gòu)示意圖特點(diǎn)：電極間距小，改善響應(yīng)時(shí)間和靈敏度。五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器共平面（梳狀電極）結(jié)構(gòu)示意圖金剛石X射線探測(cè)器結(jié)構(gòu)探測(cè)器結(jié)構(gòu)五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器像素結(jié)構(gòu)探測(cè)器示意圖探測(cè)器結(jié)構(gòu)五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器探測(cè)器結(jié)構(gòu)五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器金剛石中子陣列探測(cè)器示意圖AE電極半導(dǎo)體玻璃底板RLEIRG探測(cè)器結(jié)構(gòu)五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器常用的光電導(dǎo)探測(cè)器可見光：CdS、CdSe近紅外（1~3

m）：PbS、PbSe、PbTe、HgCdTe中紅外（3~5

m）：InSb、HgCdTe、PbSnTe

（8~12

m）：

HgCdTe、PbSnTe遠(yuǎn)紅外（>15

m）：摻雜的Si、Ge五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器CdS光電導(dǎo)探測(cè)器光譜響應(yīng)范圍：400~800nm；峰值波長(zhǎng)（

p）：和人眼最敏感的波長(zhǎng)（555nm）相吻合；室溫工作?？捎糜谝曈X亮度及底片曝光方面的測(cè)量。缺點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間受光照強(qiáng)度影響：光照強(qiáng)度越弱，響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)。常用的光電導(dǎo)探測(cè)器-可見光波段五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器CdSe光電導(dǎo)探測(cè)器光譜響應(yīng)范圍：300~900nm峰值波長(zhǎng)：690nm室溫工作。缺點(diǎn)：靈敏度隨工作溫度變化較大，原因是禁帶寬度（Eg）小。常用的光電導(dǎo)探測(cè)器-可見光波段五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器常用的光電導(dǎo)探測(cè)器—近紅外波段（1~3

m）PbS：廣泛應(yīng)用于遙感技術(shù)和武器紅外制導(dǎo)技術(shù)。 響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，1/f噪聲大。五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器InSb：工作于3~5

m大氣窗口最理想的探測(cè)器。特點(diǎn)：與PbS相比，響應(yīng)時(shí)間短，適用于快速紅外信號(hào)探測(cè)。常用的光電導(dǎo)探測(cè)器—中紅外波段五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器PbSnTe：探測(cè)CO2氣體激光器波長(zhǎng)（10.6

m）的主要器件。SbSnTe：10.6

mHgCdTe：8~12

m、3~5

m、1~3

m

是目前發(fā)現(xiàn)的所有光電導(dǎo)探測(cè)器中性能最優(yōu)良的一種材料。HgCdTe：CdTe（1.6eV）和HgTe（-0.3eV）的連續(xù)固熔體，可通過改變組分x和控制溫度的方法使Hg1-xCdxTe具有不同的Eg值。常用的光電導(dǎo)探測(cè)器—中紅外波段五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器常用的光電導(dǎo)探測(cè)器—遠(yuǎn)紅外波段（>15

m）摻雜的Si、Ge非本征半導(dǎo)體摻雜劑：Cu、Ag、Au、In、Zn、Cd、Ga、B等特點(diǎn)：（1）響應(yīng)時(shí)間短，

s~ns（2）工作溫度低，特別是對(duì)響應(yīng)波長(zhǎng)很長(zhǎng)的探測(cè)器，要求在液氦溫度（4.2K）下工作。（3）光譜響應(yīng)特性取決于摻雜原子的電離能E。五、光電探測(cè)器光電導(dǎo)探測(cè)器光伏探測(cè)器的工作模式：由外偏壓決定PN結(jié)光伏探測(cè)器的等效電路光伏工作模式：零偏壓情況（光電池）光導(dǎo)工作模式：外回路施加反向偏壓（光電二極管）五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器光伏電池：太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換成電能。（太陽(yáng)能電池）五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池太陽(yáng)能電池工作的基本過程：太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)圖光生載流子的產(chǎn)生光生載流子的收集產(chǎn)生電流和光生電動(dòng)勢(shì)光生電能消耗于負(fù)載太陽(yáng)能電池工作的基本過程：五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池光伏電池：太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換成電能。（太陽(yáng)能電池）五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-第一代光伏電池單晶硅電池五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-第一代光伏電池多晶硅電池單結(jié)硅太陽(yáng)能電池，在AM1.5一個(gè)太陽(yáng)下的較理想的效率約26-28%，目前實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際效率最高達(dá)到24.7%。PERL五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-第一代光伏電池CdTe/CdS光伏電池CdTe薄膜（p型材料）CdS薄膜（n型材料）CdTe禁帶寬度1.45eV，光譜響應(yīng)與太陽(yáng)光譜幾乎相同，理論效率29%。直接帶隙材料，光吸收系數(shù)高。直接帶隙材料，光吸收系數(shù)高。CdS禁帶寬度2.4eV，作為電池的n型窗口材料。本征材料是p型。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-第二代光伏電池CdTe/CdS太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)CIGS/CdS太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-第二代光伏電池

CuInSe2Cu2ZnSnS4CuInGaSe2Cu2ZnSnSe4以CdTe電池為代表的薄膜電池：高效、穩(wěn)定、低成本、大面積、容易規(guī)?；濉⒐怆娞綔y(cè)器光伏探測(cè)器-第二代光伏電池太陽(yáng)能電池（單結(jié)）理論極限效率之所以不能達(dá)到100%？？？無論哪一種材料的太陽(yáng)能電池都不能將全部的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電流五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池太陽(yáng)光輻射0.25-2.5μm單結(jié)硅太陽(yáng)能電池100%能量

可見光線（0.4～0.76μm）43%

紅外光線（＞0.76μm）50%

能量大于禁帶寬度的光超出禁帶寬度的那部分能量未被利用而轉(zhuǎn)換為熱能。

總能量30%的能量因此損失掉。

由于禁帶寬度的限制總能量~35%的紅外未被利用，轉(zhuǎn)變成熱量7%紫外光線（<0.4μm）五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池太陽(yáng)能電池的理論轉(zhuǎn)換效率可以超過90%。90%的效率包括了很多至少在目前看來技術(shù)上、物理上或現(xiàn)實(shí)中很難實(shí)現(xiàn)的問題。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池吸收E>1.85eV吸收1.85>E>1.4eV光子吸收E<1.4eV光子大型電站航天航空其它方面建筑方面交通方面通信方面領(lǐng)域太陽(yáng)能電池應(yīng)用五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池山西大同300MW光伏電站格爾木200兆瓦并網(wǎng)光伏電站五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池太陽(yáng)能電池應(yīng)用-大型電站空間太陽(yáng)能系統(tǒng)spacesolarpowersystem（SSPS）五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池太陽(yáng)能電池應(yīng)用-大型電站天宮一號(hào)國(guó)際空間站五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池太陽(yáng)能電池應(yīng)用-航空航天上海虹橋車站屋頂太陽(yáng)能系統(tǒng)目前世界上最大的“建筑光伏一體化”項(xiàng)目。安裝了23910塊太陽(yáng)能電池板，項(xiàng)目總投資1.6億元，利用屋面面積6.1萬平方米，總裝機(jī)容量6688千瓦，年均發(fā)電可達(dá)630萬度。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池太陽(yáng)能電池應(yīng)用-建筑五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池太陽(yáng)能電池應(yīng)用-通信2010年7月8日上午（北京時(shí)間8日下午），世界首架有人駕駛的太陽(yáng)能飛機(jī)順利完成27小時(shí)不間斷晝夜試飛航程。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光伏電池太陽(yáng)能電池應(yīng)用-交通種類：PDPINPDAPD肖特基勢(shì)壘PDPD工作原理：以光導(dǎo)模式工作的結(jié)型光伏型探測(cè)器。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）工作原理器件結(jié)構(gòu)示意圖電場(chǎng)分布圖五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）Si-PD光譜響應(yīng)特性峰值波長(zhǎng)：0.9

m長(zhǎng)波限：1.1

m五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）伏安特性頻率響應(yīng)特性決定因素：光生載流子在耗盡層附近的擴(kuò)散時(shí)間。光生載流子在耗盡層內(nèi)的漂移時(shí)間。與負(fù)載電阻RL并聯(lián)的結(jié)電容Cj所決定的電路時(shí)間常數(shù)。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）擴(kuò)散時(shí)間d：擴(kuò)散進(jìn)行的距離Dc：少數(shù)載流子的擴(kuò)散系數(shù)頻率響應(yīng)特性以P型Si為例：電子擴(kuò)散進(jìn)行距離為5

m，擴(kuò)散系數(shù)為3.410-3m2/s。

dif=3.7ns。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）耗盡層中的漂移時(shí)間頻率響應(yīng)特性假定：偏壓V比結(jié)電壓V0高得多，且為突變結(jié)。在W內(nèi)由于高電場(chǎng)存在，載流子的漂移速度（v）趨于飽和。耗盡層寬度載流子飽和速度五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）以P型Si為例：耗盡層中電場(chǎng)取2000V/m，vsat為105m/s，取W=5m

頻率響應(yīng)特性耗盡層中的漂移時(shí)間

dr0.05ns。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）結(jié)電容效應(yīng)（

c）PD對(duì)外電路顯示出一個(gè)與結(jié)有關(guān)的結(jié)電容Cj。對(duì)于突變結(jié)：A：結(jié)面積頻率響應(yīng)特性五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）如果：A=1mm2，r=11.7，Nd=1021m-3，V=10V，則Cj=30pF假定|V|V0，且對(duì)p+n結(jié)，Na>>Nd，則頻率響應(yīng)特性結(jié)電容效應(yīng)（

c）五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）如果：Cj=30pF，RL=50，則

c=3.5ns如果入射光功率P=P0+Pmsint，則負(fù)載電阻RL上輸出電壓的有效值為：電路時(shí)間常數(shù)：c=RLCj頻率響應(yīng)特性結(jié)電容效應(yīng)（

c）五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）載流子輸運(yùn)典型時(shí)間：

dif3.7ns

dr0.05ns

c

3.5ns決定PD響應(yīng)速度的主要因素：載流子擴(kuò)散時(shí)間，電路時(shí)間常數(shù)。頻率響應(yīng)特性五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）SiPD的局限性從響應(yīng)時(shí)間來說，響應(yīng)時(shí)間取決于光生載流子擴(kuò)散到結(jié)區(qū)所需時(shí)間和結(jié)電容，限制了PD在高速光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。考慮采取的措施減小光生載流子擴(kuò)散距離（淺結(jié)）減小PN結(jié)面積增加勢(shì)壘區(qū)寬度適當(dāng)增加工作電壓為了適應(yīng)高速響應(yīng)，必須改善頻率響應(yīng)特性，措施：PINPD五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管（PD）結(jié)構(gòu)和電場(chǎng)分布PINSi-PD結(jié)構(gòu)示意圖PINSi-PD電場(chǎng)分布PIN：P-Intrinsic-N五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-PIN光電二極管（PIN-PD）若用=103

cm的單晶Si片，在稍高于10V的反向偏壓下就可使I層變?yōu)楹谋M層，可以把I層厚度看成耗盡層寬度。PINPD結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：P區(qū)很薄，I區(qū)足夠厚，保證大部分入射光子在I區(qū)中吸收。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-PIN光電二極管（PIN-PD）PINPD中I層的作用耗盡層加寬，增大了光電轉(zhuǎn)換的有效工作區(qū)域，提高了器件靈敏度。I層的存在，使擊穿電壓不再受基體材料的限制，用低電阻基體材料就可取得高的反向擊穿電壓，而器件的串聯(lián)電阻可大大減小。結(jié)電容減小，一般在10pF量級(jí)。提高了器件的響應(yīng)速度。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-PIN光電二極管（PIN-PD）PINPD的性能特點(diǎn)頻帶寬，可達(dá)10GHz。1PINPD在光通信、光雷達(dá)以及其它快速光電自動(dòng)控制領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。2五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-PIN光電二極管（PIN-PD）盡管PIN比PD有所改進(jìn)，但由于耗盡區(qū)加寬而且所加反向偏壓又不能很高，故載流子的漂移時(shí)間勢(shì)必要拉長(zhǎng)，從而影響響應(yīng)速度的進(jìn)一步提高。PIN光電流很微弱，使用時(shí)須多次放大，不可避免引入放大器噪聲，降低接收機(jī)的信噪比。光生電流在其內(nèi)部先進(jìn)行放大，具有雪崩增益作用。PINPD的局限性：措施五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-PIN光電二極管（PIN-PD）APD：AvalanchePhotodiode基于載流子雪崩效應(yīng)，從而提供電流內(nèi)增益的光電二極管。偏壓要求：一般PN結(jié)PD：幾十伏以下APD：幾百伏左右。材料要求：高純度、高電阻率、均勻性非常好的硅或鍺單晶材料。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管-APD雪崩倍增效應(yīng)五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管-APDAPD的結(jié)構(gòu)當(dāng)反向偏壓增大到雪崩擊穿電壓的90%~95%時(shí)，耗盡層的寬度剛好“拉通”到幾乎整個(gè)本征的區(qū)。

五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管-APDAPD的特性（1）增益特性：靈敏度高，輸出電流是普通PD的M倍。M：雪崩電流增益因子（產(chǎn)生雪崩倍增時(shí)的光電流Is與無雪崩倍增時(shí)的光電流Is0之比。V—APD工作時(shí)的反向偏壓Vbr—APD的雪崩擊穿電壓d—與材料摻雜情況有關(guān)的系數(shù)n+p結(jié)：d=2，p+n結(jié)：d=4五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管-APDAPD的特性（2）頻率響應(yīng)特性：響應(yīng)時(shí)間短，頻帶可達(dá)100GHz。是目前響應(yīng)最快的一種光電二極管。適用于光纖高速通信、激光測(cè)距及其它微弱光的探測(cè)等。（3）噪聲特性：散粒噪聲和熱噪聲APD在雪崩過程中它的電離是隨機(jī)的，電離后電子、空穴的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度也是隨機(jī)的，因而散粒噪聲比普通PD來的大。（4）APD在接近擊穿時(shí)，有暗電流迅速變大的缺陷。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電二極管-APD結(jié)構(gòu)和作用原理：Si光電三極管的結(jié)構(gòu)使用電路等效電路PD實(shí)現(xiàn)內(nèi)增益的途徑：APD：利用載流子雪崩效應(yīng)光電三極管：利用一般晶體三極管的電流放大原理。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電三極管光電三極管等效于一個(gè)光電二極管與一個(gè)一般晶體管的基極、集電極并聯(lián)。集電極—基極光電二極管：產(chǎn)生光電流，輸入到共發(fā)射三極管的基極再得到放大。集電極起雙重作用：光信號(hào)變成電信號(hào)起光電二極管作用；使光電流再放大起一般晶體管的集電極作用。靈敏度是PD的數(shù)十倍，輸出電流比PD大得多，一般為mA級(jí)。多用作光電開關(guān)或光電邏輯元件。五、光電探測(cè)器光伏探測(cè)器-光電三極管光熱探測(cè)器是以光輻射能與半導(dǎo)體材料中晶格相互作用為基礎(chǔ)的一種器件。種類：熱敏電阻測(cè)輻射熱計(jì)熱電偶（堆）探測(cè)器熱釋電探測(cè)器五、光電探測(cè)器光熱探測(cè)器光熱探測(cè)器的信號(hào)形成過程：第一階段：輻射能

熱能 由探測(cè)器的溫度變化可確定所吸收的輻射能。第二階段：熱能

電能 由探測(cè)器的輸出電信號(hào)可確定探測(cè)器的溫度變化。光熱探測(cè)器的核心部件：響應(yīng)元作用：吸收入射光輻射實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換五、光電探測(cè)器光熱探測(cè)器所有光熱探測(cè)器，第一階段相同，第二階段不同光輻射探測(cè)器溫度變化電阻率變化（電阻溫度效應(yīng)）熱敏電阻測(cè)輻射熱計(jì)溫差電動(dòng)勢(shì)變化（溫差電效應(yīng)）熱電偶、熱電堆探測(cè)器自發(fā)極化強(qiáng)度變化（熱釋電效應(yīng)）熱釋電探測(cè)器五、光電探測(cè)器光熱探測(cè)器第一階段的過程描述：環(huán)境T0熱導(dǎo)G探測(cè)器熱容C、質(zhì)量m、比熱Cp光輻射T0T0+

T0求：|

T|與什么因素有關(guān)？五、光電探測(cè)器光熱探測(cè)器第一階段的過程描述：環(huán)境T0熱導(dǎo)G探測(cè)器熱容C、質(zhì)量m、比熱Cp光輻射T0T0+

T0探測(cè)器的熱能對(duì)時(shí)間的變化率應(yīng)等于單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量及流失的熱量之差。即：—探測(cè)器材料的吸收率—光輻射調(diào)制頻率P0—經(jīng)過調(diào)制后的輻射功率的振幅每秒向外界放出的熱量每秒吸收輻射產(chǎn)生的熱量五、光電探測(cè)器光熱探測(cè)器第一階段的過程描述：上式可寫成：探測(cè)器的熱時(shí)間常數(shù)環(huán)境T0熱導(dǎo)G探測(cè)器熱容C、質(zhì)量m、比熱Cp光輻射T0T0+

T0五、光電探測(cè)器光熱探測(cè)器第一階段的過程描述：結(jié)論：高的靈敏度，要求盡量小的C和G；響應(yīng)元一般做成小面積的薄片狀態(tài)，目的：減小C。一般采用盡量小的支架，目的：減小G。在C已經(jīng)很小的情況下，G又不可能做得太小，因此

H變得較長(zhǎng)，所以一般H在ms~s之間。光熱探測(cè)器一般是慢響應(yīng)探測(cè)器。環(huán)境T0熱導(dǎo)G探測(cè)器熱容C、質(zhì)量m