?光源傳輸調(diào)制探測(cè)1、在遠(yuǎn)離家時(shí)如何防盜并報(bào)警？2、在大型石化工廠中如何發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情并及時(shí)處理？第4章光輻射的探測(cè)技術(shù)§4.1光電探測(cè)器(Detector)的物理效應(yīng)

光電探測(cè)器：對(duì)各種光輻射進(jìn)行接收和探測(cè)的器件熱探測(cè)器光子探測(cè)器光輻射量光電探測(cè)器電量光電倍增管探測(cè)器件熱電探測(cè)元件光子探測(cè)元件氣體光電探測(cè)元件外光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)非放大型放大型光電導(dǎo)探測(cè)器光磁電探測(cè)器光生伏特探測(cè)器本征型摻雜型非放大放大型真空光電管充氣光電管光電倍增管變像管攝像管像增強(qiáng)器光敏電阻紅外探測(cè)器光電池光電二極管光電三極管光電場(chǎng)效應(yīng)管雪崩型光電二極管一、光子效應(yīng)和光熱效應(yīng)光子效應(yīng)(photoniceffect)

指單個(gè)光子的性質(zhì)對(duì)產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應(yīng)。探測(cè)器吸收光子后，直接引起原子或分子的內(nèi)部電子狀態(tài)的改變。光子能量的大小直接影響內(nèi)部電子狀態(tài)的改變。特點(diǎn)對(duì)光波頻率表現(xiàn)出選擇性，響應(yīng)速度一般比較快。光熱效應(yīng)(photothermaleffect)

探測(cè)元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子狀態(tài)的改變，而是把吸收的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\(yùn)動(dòng)能量，引起探測(cè)元件溫度上升，溫度上升的結(jié)果又使探測(cè)元件的電學(xué)性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。特點(diǎn)原則上對(duì)光波頻率沒有選擇性，響應(yīng)速度一般比較慢。

在紅外波段上，材料吸收率高，光熱效應(yīng)也就更強(qiáng)烈，所以廣泛用于對(duì)紅外線輻射的探測(cè)。例如：家庭式熱釋電紅外探測(cè)器二、光電發(fā)射效應(yīng)光電發(fā)射效應(yīng)：光電發(fā)射體的功函數(shù)

電子離開發(fā)射體表面時(shí)的動(dòng)能

在光照下，物體向表面以外的空間發(fā)射電子（即光電子）的現(xiàn)象。光電發(fā)射體

能產(chǎn)生光電發(fā)射效應(yīng)的物體，在光電管中又稱為光陰極。愛因斯坦方程

截止頻率截止波長(zhǎng)三、光電導(dǎo)效應(yīng)光電導(dǎo)現(xiàn)象——半導(dǎo)體材料的“體”效應(yīng)本征半導(dǎo)體光輻射照射外加電壓的半導(dǎo)體，如果光波長(zhǎng)λ滿足如下條件：

是禁帶寬度是雜質(zhì)能帶寬度光敏電阻例如：光敏電阻（實(shí)驗(yàn)二）

光子將在其中激發(fā)出新的載流子(電子和空穴)。這就使半導(dǎo)體中的載流子濃度在原來平衡值上增加了變化量

這個(gè)新增加的部分在半導(dǎo)體物理中叫非平衡載流子-光生載流子。

顯然，這兩個(gè)變化量將使半導(dǎo)體的電導(dǎo)增加一個(gè)量，我們稱之為光電導(dǎo)。相應(yīng)和雜質(zhì)半導(dǎo)體就分別稱為本征光電導(dǎo)和雜質(zhì)光電導(dǎo)。四、光伏效應(yīng)光伏現(xiàn)象——半導(dǎo)體材料的“結(jié)”效應(yīng)

pn結(jié)半導(dǎo)體例如：雪崩二極管

PIN光電二極管光照零偏pn結(jié)產(chǎn)生開路電壓的效應(yīng)光照反偏光伏效應(yīng)光電池光電信號(hào)是光電流結(jié)型光電探測(cè)器的工作原理光電二極管

光電池驅(qū)動(dòng)的涼帽五、溫差電效應(yīng)

當(dāng)兩種不同的配偶材料（可以是金屬或半導(dǎo)體）兩端并聯(lián)熔接時(shí)，如果兩個(gè)接頭的溫度不同，并聯(lián)回路中就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，稱為溫差電動(dòng)勢(shì)。提高測(cè)量靈敏度——若干個(gè)熱電偶串聯(lián)起來使用——熱電堆地磁場(chǎng)的起源六、熱釋電效應(yīng)熱釋電材料——電介質(zhì)一種結(jié)晶對(duì)稱性很差的壓電晶體在常態(tài)下具有自發(fā)電極化(即固有電偶極矩)熱電體的||決定了面電荷密度的大小，當(dāng)發(fā)生變化時(shí)，面電荷密度也跟著變化||值是溫度的函數(shù)——溫度升高——||減小。

升高到Tc值時(shí)，自發(fā)極化突然消失，TC稱為居里溫度

熱釋電體表面附近的自由電荷對(duì)面電荷的中和作用比較緩慢，一般在1～1000秒量級(jí)熱釋電探測(cè)器是一種交流或瞬時(shí)響應(yīng)的器件。例如：熱敏電阻（實(shí)驗(yàn)一）七、光電轉(zhuǎn)換定律光輻射量轉(zhuǎn)換為光電流量的過程——光電轉(zhuǎn)換D—探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換因子光子電極電極耗盡層SiO2p+nn+——探測(cè)器的量子效率光電轉(zhuǎn)換定律：**光功率P正比于光電場(chǎng)的平方

——平方律探測(cè)器——非線性器件(本質(zhì))。*光電探測(cè)器對(duì)入射功率響應(yīng)(光電流)——一個(gè)光子探測(cè)器可視為一個(gè)電流源。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)，超過該波長(zhǎng)，器件無響應(yīng)響應(yīng)波長(zhǎng)無選擇性，對(duì)可見光到遠(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，一般為幾毫秒類型實(shí)例參數(shù)PN結(jié)PN光電二極管（Si,Ge,GaAs)輸出電流uA，反偏，恒流源線性測(cè)量PIN光電二極管（Si）輸出電流uA，反偏，恒流源線性測(cè)量光電池（Si）輸出電流mA，線性測(cè)量?jī)?nèi)阻幾兆歐，開關(guān)非PN結(jié)光敏電阻(CdS,PbS）暗電阻幾十千歐亮電阻幾十兆歐，開關(guān)其他類固體圖象傳感器（CCD型）像元umNPN,PNP光電三極管（Si）Ic＝（1＋β）Ip，恒流源(Ip=Ib)，線性測(cè)量常用光電檢測(cè)器件知識(shí)鞏固光與物質(zhì)的作用實(shí)質(zhì)是光子與電子的作用，電子吸收光子的能量后，改變了電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物理性能不同，以及光和物質(zhì)的作用條件不同，在光子作用下產(chǎn)生的載流子就有不同的規(guī)律，因而導(dǎo)致了不同的光電效應(yīng)。以下是屬于內(nèi)光電效應(yīng)的有（）。A、光電發(fā)射效應(yīng)B、光電導(dǎo)效應(yīng)C、光生伏特效應(yīng)D、光磁效應(yīng)BCD知識(shí)鞏固在光線作用下，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加的現(xiàn)象屬于()A、外光電效應(yīng)B、內(nèi)光電效應(yīng)C、光電發(fā)射D、光導(dǎo)效應(yīng)BD知識(shí)鞏固以下幾種探測(cè)器屬于熱探測(cè)器的有：（）。A、熱電偶型B、熱釋電型C、高萊氣動(dòng)型D、熱敏電阻型ABCD課后作業(yè)：P1614.1，4.2廚房宜采用哪種形式的火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器()A、感溫探測(cè)器B、火焰探測(cè)器C、感煙探測(cè)器D、離子感煙探測(cè)器C2005年二級(jí)建筑師考試真題了解半導(dǎo)體光電探測(cè)器的發(fā)展及應(yīng)用。

半導(dǎo)體光電探測(cè)器由于體積小，重量輕，響應(yīng)速度快，靈敏度高，易于與其它半導(dǎo)體器件集成，是光源的最理想探測(cè)器，可廣泛用于光通信、信號(hào)處理