石巖雪崩光電探測器優(yōu)勢

來源: 發(fā)布時間:2023-01-12

在光照射下,半導(dǎo)體PN結(jié)中的原子因吸收光子而受到激發(fā)。光子能量大于禁帶時會產(chǎn)生電子-空穴對的非平衡載流子,在內(nèi)建電場的作用下空穴移向P區(qū),電子移向N區(qū),形成與內(nèi)建電場方向相反的光生電場,于是在P區(qū)和N區(qū)間建立了光生電動勢。這種光照無偏置的PN結(jié)所產(chǎn)生的光生電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特的效應(yīng),相當(dāng)于在PN結(jié)兩端施加正向電壓。與光電導(dǎo)效應(yīng)相反,光伏效應(yīng)是一種少數(shù)載流子過程,少數(shù)載流子壽命通常短于多數(shù)載流子,也因此光伏效應(yīng)的光電探測器通常比用相同材料制成的光電導(dǎo)探測器響應(yīng)更快。激光就是─種相干光。石巖雪崩光電探測器優(yōu)勢

光電探測器件的應(yīng)用選擇,實(shí)際上是應(yīng)用時的一些事項或要點(diǎn)。在很多要求不太嚴(yán)格的應(yīng)用中,可采用任何一種光電探測器件。不過在某些情況下,選用某種器件會更合適些。例如,當(dāng)需要比較大的光敏面積時,可選用真空光電管,因其光譜響應(yīng)范圍比較寬,故真空光電管普遍應(yīng)用于分光光度計中。當(dāng)被測輻射信號微弱、要求響應(yīng)速度較高時,采用光電倍增管比較合適,因?yàn)槠浞糯蟊稊?shù)可達(dá)10^4~10^8以上,這樣高的增益可使其信號超過輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量,使得對探測器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計變化。因此,在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測距和閃爍計數(shù)等方面,光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。飛博光電PIN光電探測器24小時服務(wù)光電導(dǎo)效應(yīng)是指在光線作用下,電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過度到自由狀態(tài),而引起材料電導(dǎo)率的變化的象。

器件靈敏度用一定偏壓下每流明輻照所產(chǎn)生的光電流的大小來表示。例如一種CdS光敏電阻,當(dāng)偏壓為70伏時,暗電流為10-6~10-8安,光照靈敏度為3~10安/流明。CdSe光敏電阻的靈敏度一般比CdS高。光敏電阻另一個重要參數(shù)是時間常數(shù)τ,它表示器件對光照反應(yīng)速度的大小。光照突然去除以后,光電流下降到最大值的1/e(約為37%)所需的時間為時間常數(shù)τ。也有按光電流下降到最大值的10%計算τ的;各種光敏電阻的時間常數(shù)差別很大。CdS的時間常數(shù)比較大(毫秒量級)。紅外波段的光電導(dǎo)探測器PbS、Hg1-xCdxTe的常用響應(yīng)波段在1~3微米、3~5微米、8~14微米三個大氣透過窗口。由于它們的禁帶寬度很窄,因此在室溫下,熱激發(fā)足以使導(dǎo)帶中有大量的自由載流子,這就快速降低了對輻射的靈敏度。

光通信雖然以光作為傳播媒介,但歸根結(jié)底還是基于電的。光載波需要使用電信號來進(jìn)行調(diào)制,接收機(jī)接收到光信號也需要將其轉(zhuǎn)換為電信號,才能獲得所攜帶的信息。光的帶寬暫且可以認(rèn)為是無限的,但是電信號的帶寬不可能無限提高。相對于低頻信號,高頻信號有著更高的損耗(包括導(dǎo)線損耗、介質(zhì)損耗以及電磁輻射等),這就導(dǎo)致信號通路的頻率響應(yīng)是一條向下的曲線,高頻成分的減少導(dǎo)致上升下降時間會比原來更長(因?yàn)楦叽沃C波比低次諧波更為陡峭,這點(diǎn)很容易理解)。因此帶寬的選擇對時域波形的較短上升邊有直接的影響。APD適用于接收靈敏度要求高的長距離傳輸和高速率通信系統(tǒng)。

利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的光子型探測器是用半導(dǎo)體材料制成的固態(tài)電子器件,主要包括光電導(dǎo)探測器和光伏型探測器等。光電導(dǎo)探測器具有光電導(dǎo)效應(yīng),是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。當(dāng)照射的光子能量hv等于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg時,光子能夠?qū)r帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶,從而產(chǎn)生導(dǎo)電的電子、空穴對,這就是本征光電導(dǎo)效應(yīng)。光伏型探測器通常由半導(dǎo)體PN結(jié)構(gòu)成,其原理是利用PN結(jié)的內(nèi)建電場將光生載流子(用光照射半導(dǎo)體時,若光子的能量等于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度,則價帶中的電子吸收光子后進(jìn)入導(dǎo)帶,產(chǎn)生電子-空穴對)掃出結(jié)區(qū)而形成信號。當(dāng)探測器受到光照(輻照)、體內(nèi)發(fā)生本征光吸收時,產(chǎn)生兩種帶相反電荷的光生載流子(電子和空穴)。這兩種光生載流子一開始局限于光照區(qū),隨后由于存在濃度梯度,其中一部分?jǐn)U散到PN結(jié)區(qū),在PN結(jié)內(nèi)建電場的作用下,分別聚集到結(jié)的兩端,形成電壓信號。如PN結(jié)兩端連成一個回路,則形成電流信號。通常光電探測器的噪聲主要分為暗電流噪聲、散粒噪聲和熱噪聲。飛博光電30GHZ APD光電探測器產(chǎn)品

光電探測器區(qū)別于光子探測器的比較大特點(diǎn)是對光輻射的波長無選擇性。石巖雪崩光電探測器優(yōu)勢

1873年,英國W.史密斯發(fā)現(xiàn)硒的光電導(dǎo)效應(yīng),但是這種效應(yīng)長期處于探索研究階段,未獲實(shí)際應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)以后,隨著半導(dǎo)體的發(fā)展,各種新的光電導(dǎo)材料不斷出現(xiàn)。在可見光波段方面,到50年代中期,性能良好的硫化鎘、硒化鎘光敏電阻和紅外波段的硫化鉛光電探測器都已投入使用。60年代初,中遠(yuǎn)紅外波段靈敏的Ge、Si摻雜光電導(dǎo)探測器研制成功,典型的例子是工作在3~5微米和8~14微米波段的Ge:Au(鍺摻金)和Ge:Hg光電導(dǎo)探測器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可變禁帶寬度的三元系材料的研究取得進(jìn)展。工作原理和特性光電導(dǎo)效應(yīng)是內(nèi)光電效應(yīng)的一種。當(dāng)照射的光子能量hv等于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg時,光子能夠?qū)r帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶,從而產(chǎn)生導(dǎo)電的電子、空穴對,這就是本征光電導(dǎo)效應(yīng)。這里h是普朗克常數(shù),v是光子頻率,Eg是材料的禁帶寬度(單位為電子伏)。因此,本征光電導(dǎo)體的響應(yīng)長波限λc為λc=hc/Eg=1.24/Eg(μm)式中c為光速。本征光電導(dǎo)材料的長波限受禁帶寬度的限制。石巖雪崩光電探測器優(yōu)勢

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