IINS22
若用分贝(dB)表示，则为
S Nd
B10lgIIN S22
20lgIS IN
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利用S／N评价两种光电探测器性能时，必须在信号 辐射功率相同的情况下才能比较。
但对单个光电探测器，其S／N的大小与入射信号 辐射功率及接收面积有关。如果入射辐射强，接收面 积大，S／N就大，但性能不一定就好。因此用S／N评 价器件有一定的局限性。
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三、其它参数
1、量子效率η(λ) ： 在某一特定波长上每秒钟内产生的光电子数与入射光量
子数之比。
一般η(λ)反映的是入射辐射与最初的光敏面的相互作 用。若η(λ)＝1（理论上），则入射一个光量子就能发射一 个电子或产生一对电子孔穴对。实际上η(λ)<1。
对于有增益的光电器件，η(λ) 远大于1，此时我
⑷探测率D ： 只用NEP无法比较两个不同来源的光探器的优劣。为此，引入
两个新的性能参数——探测率D和比探测率D*。探测率D定义为NEP（ 噪声等效功率）的倒数，即
D 1 NEP
显然，D愈大，光电探测器的性能就愈好。探测率D所提供的信 息与NEP一样，也是一项特征参数。不过它所描述的特性是：光电
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1、器件的噪声
⑴热噪声： 也称约翰逊噪声， 载流子无规则的热运动造成的噪声。
①热噪声存在于任何电阻中。 ②热噪声与温度成正比。 ③热噪声与频率无关。热噪声是各种频率分量组成，就像白 光是各种波长的光组成一样，所以热噪声也称为白噪声。
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⑵散粒噪声： 也称散弹噪声， 穿越势垒的载流子的随机涨落（统计起伏）所造
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光电成像器件
光电成象器件是指能够输出图象信息的一类器件，例如使不可 见光图象变为可见光图象的器件，使光学图象变为电视信号的器 件等。
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第4讲 光电探测器
光电探测器件是利用物质的光电效应 把光信号转换成电信号的器件。它是光电 系统的核心组成部分，在光电系统中的作 用是发现信号、测量信号，并为随后的应 用提取某些必要的信息。
成的噪声。在每个时间间隔内，穿过势垒区的载流子的数或从阴极 到阳极的电子数都围绕一平均值上下起伏。散粒噪声也是白噪声。
⑶产生－复合噪声： 载流子的产生率与复合率在某个时间间隔内也会在平均值上下
起伏，这种起伏导致载流子浓度的起伏，从而也产生均方噪声电流 。它不是白噪声。
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⑷ 1/f 噪声(闪烁噪声或低频噪声）： 由于光敏层的微粒不均匀或不必要的微量杂质的存在，
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第一节、基本特性参数
一、响应方面的参数
1.响应度（或灵敏度)
光电探测器的输出电压或输出电流(或光电导)与入射 光功率(或光照度)之比，它描述器件的光电转换效能。
电压响S应 V V 度 PO i 电导响S应 g 度 gE光 i
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电流响S应 I 度 IPO i
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⑴光谱响应度
光电探测器的输出电压或输出电流与入射到探测器上的单 色辐射通量之比，光谱响应度愈大，表示光电探测器愈灵敏。
探测器在它的噪声电平之上产生一个可观测的电信号的本领，即光
电探测器能响应的入射光功率越小，则其探测率越高。
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⑸归一化探测率D* ： 为了在不同带宽内对测得的不同的光敏面积的光电探测
器件进行比较，使用了归一化探测率（比探测率）D*。
⑹暗电流Id ： 即光电探测器在没有输入信号和背景辐射时所流过
的电流(加电源时)。一般测量其直流值或平均值。
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2、线性度： 描述探测器的光电特性或光照特性曲线，输出信号与输入
信号保持线性关系的程度。在规定范围内，探测器的输出电量 精确地正比于输入光量的性能。这一范围称为线性区。
3、工作温度： 描指光电探测器最佳工作状态时的温度。工作温度不同
时，性能有变化。
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第二节、真空光电探测器件
1、结构及分类
S VO 或 S IO
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⑵积分响应度
光电探测器输出的电流或电压与入射总光通量之比称为 积分响应度。积分灵敏度表示探测器对连续辐射通量的反应 程度。
S IO
0 1
Sd
0 d
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2．响应时间
当入射辐射到光电探测器 后或入射辐射遮断后，光电探 测器的输出上升到稳定值或下 降到照射前的值所需时间称为 响应时间。
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上升时间和下降时间
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3．频率响应
光电探测器的响应随入射辐射的调制频率而变化的特性称 为频率响应。
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二、噪声方面的参数
从响应度的定义来看，好象只要有光辐射存在，不管它的 功率如何小，都可探测出来。但事实并非如此。当入射功率很低 时，输出只是些杂乱无章的变化信号，而无法肯定是否有辐射入 射在探测器上。这并不是探测器不好引起的，而是它所固有的 “噪声”引起的。如果对这些随时间而起伏的电压(流)按时间取 平均值，则平均值等于零。但这些值的均方根不等于零，这个均 方根电压(流)称为探测器的噪声电压(流)。
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⑵等效噪声输入(ENl) ： 它定义为器件在特定带宽内(1Hz)产生的均方根信号电流恰好
等于均方根噪声电流值时的输入通量，此时，其他参数，如频率
温度等应加以规定。这个参数是在确定光电探测器件的探测极限 (以输入通量为瓦或流明表示)时使用。
⑶噪声等效功率(NEP)：
或称最小可探测功率Pmin。它定义为信号功率与噪声功率之比 为1(即S／N=1)时，入射到探测器上的辐射通量(单位为瓦)。即
光电管分真空光电管和充气 光电管两种。若球内充低压惰性 气体就成为充气光电管。
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2、工作原理
第4讲 光电探 测器
广学 明德 海纳 厚为
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热电探测器特点：①响应波长无选择性，它对从可见 光到远红外的各种波长的辐射同样敏感。②响应慢， 吸收辐射产生信号需要的时间长，一般在几毫秒以上 。
光电探测器特点：①响应波长有选择性，存在某一截
止波长λ0，超过此波长，器件没有响应。 ②响应快 ，一般在纳秒到几百微秒。
当电流流过时在微粒间发生微火花放电而引起的微电爆脉冲 称为1/f 噪声。
频率越低，这种噪声越大，所以也称为低频噪声， 它是属于“红”噪声。
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2、噪声参数：
⑴信噪比(S／N) ： 信噪比是判定噪声大小通常使用的参数。它是在负载电阻RL上
产生的信号功率与噪声功率之比，即
S PS N PN
IS2RL IN2RL