光電探測器必須和光信號的調(diào)制形式、信號頻率及波形相匹配,以保證得到?jīng)]有頻率失真的輸出波形和良好的時間響應(yīng)。這種情況主要是選擇響應(yīng)時間短或上限頻率高的器件,但在電路上也要注意匹配好動態(tài)參數(shù);光電探測器必須和輸入電路在電特性上良好地進行匹配,以保證有足夠大的轉(zhuǎn)換系數(shù)、線性范圍、信噪比及快速的動態(tài)響應(yīng)等;為使器件能長期穩(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。根據(jù)器件對輻射響應(yīng)的方式不同,光電探測器可分為兩大類:一類是光子探測器;另一類是熱探測器。深圳高速光電探測器服務(wù)電話
光電探測器的原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。光電探測器在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域有較廣的用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計量等;在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一應(yīng)用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴散引起圖像模糊,連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料,如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法,整個靶面由約10萬個單獨探測器組成。石巖30GHZ APD光電探測器設(shè)計半導(dǎo)體對光子的吸收主要的吸收為本征吸收,本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。
光電探測器的基本工作機理包括三個過程:(1)光生載流子在光照下產(chǎn)生;(2)載流子擴散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號。當(dāng)探測器表面有光照射時,如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv,則價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,光波的能量隨著傳播會逐漸衰減,其原因是光子在半導(dǎo)體中產(chǎn)生了吸收。半導(dǎo)體對光子的吸收主要的吸收為本征吸收,本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。通過測試半導(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)本征吸收開始時,半導(dǎo)體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對于硅材料,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。
在光通信領(lǐng)域,更大的帶寬、更長的傳輸距離、更高的接收靈敏度,永遠都是科研者的追求目標(biāo)。盡管波分復(fù)用(WDM)技術(shù)和摻鉺光纖放大器(EDFA)的應(yīng)用已經(jīng)極大的提高了光通信系統(tǒng)的帶寬和傳輸距離,但是近十年來伴隨著視頻會議等通信技術(shù)的應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)的普及產(chǎn)生的信息快速式增長,對作為整個通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的物理層提出了更高的傳輸性能要求。目前光通信系統(tǒng)采用強度調(diào)制/直接檢測(IM/DD)即發(fā)送端調(diào)制光載波強度,接收機對光載波進行包絡(luò)檢測。盡管這種結(jié)構(gòu)具有簡單、容易集成等優(yōu)點,但是由于只能采用ASK調(diào)制格式,其單路信道帶寬很有限。因此這種傳統(tǒng)光通信技術(shù)勢必會被更先進的技術(shù)所代替。然而在通信泡沫破滅的現(xiàn)在,新的光通信技術(shù)的應(yīng)用不可避免的會帶來對新型通信設(shè)備的需求,面對居高不下的光器件價格,大規(guī)模通信設(shè)備更換所需要的高額成本,是運營商所不能接受的,因此對設(shè)備制造商而言,光纖通信新技術(shù)的研發(fā)也面臨著很大的風(fēng)險。如何在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上提高光通信系統(tǒng)的性能成為了切實的問題。光電探測器在光通信系統(tǒng)中實現(xiàn)將光轉(zhuǎn)變成電的作用。
光電探測器的工作原理是基于光電效應(yīng),熱探測器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高,從而改變了它的電學(xué)性能,它區(qū)別于光子探測器的比較大特點是對光輻射的波長無選擇性。光電子發(fā)射器件: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))探測器件。其主要特點是靈敏度高,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,特別適于探測微弱光信號;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弱輻射而且響應(yīng)速度要求較高的場合,如人造衛(wèi)星的激光測距儀、光雷達等。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,包括光電導(dǎo)探測器和光伏型探測器等。石巖7GHZ APD光電探測器分類
光電流在外部電路作用下形成電信號并輸出。深圳高速光電探測器服務(wù)電話
響應(yīng)速度可以用光生載流子的渡越時間表示,載流子的渡越時間外在的頻率響應(yīng)的表現(xiàn)就是探測器的帶寬。光生載流子的渡越時間在光生電流變化中表現(xiàn)為兩部分:上升時間和下降時間。通常取上升時間和下降時間中的較大者衡量探測器的響應(yīng)速度。決定探測器響應(yīng)速度的因素主要有:⑴、耗盡區(qū)載流子渡越時間:載流子的渡越時間是影響探測器響應(yīng)速度的很重要因素,當(dāng)耗盡區(qū)電場強度達到比較大時,Wd表示載流子的比較大漂移速度,W表示耗盡區(qū)寬度,那么載流子的渡越時間為:t=W/Vd⑵耗盡區(qū)外載流子擴散時間:載流子擴散的速度較慢,同時大多數(shù)產(chǎn)生于耗盡區(qū)之外的載流子的壽命非常短,復(fù)合發(fā)生速度快。所以擴散運動只對距離耗盡區(qū)范圍較近的載流子才能通過擴散運動達到耗盡區(qū)中,并在電場中漂移產(chǎn)生光電流。深圳高速光電探測器服務(wù)電話
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