内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应
光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载
流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少 的现象称为光电导效应。
光电导效应：
•本征光电导效应 •非本征光电导效应
h E g
Eg /h
v c/
hc
/
Eg
1.24 Eg
(m)
0
hc
/
Eg
1.24 Eg
本征吸收的长波限
第一个字母。
多子：N型半导体中，自由电子的浓度大于空穴的浓 度，称为多数载流子，简称多子。
少子：空穴为少数载流子，简称少子。 施主原子：杂质原子可以提供电子，称施子原子。
结论：
N型半导体的导电特性：是靠自由电子导电，掺入
的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电 性能也就越强。
P型半导体
光电导效应：
•本征光电导效应 •非本征光电导效应
h E g
Eg /h
v c/
hc
/
Eg
1.24 Eg
(m)
0
hc
/
Eg
1.24 Eg
本征吸收的长波限
半导体类型 ♠ 半导体可分为本征半导体.P型半导体.N型半导体。 ♠ 本征半导体：硅和锗都是半导体，而纯硅和锗晶体
称本征半导体。硅和锗为4价元素，其晶体结构稳定。
♠ P型半导体：在纯净的4价本征半导体（如硅晶体）中混入
了3价原子，譬如极小量（一千万之一）的硼合成晶体，使 之取代晶格中硅原子的位置，形成P型半导体。
空穴的产生：由于杂质原子的
最外层有3个价电子，当它们与周 围的硅原子形成共价键时，就产生 了一个“空位”（空位电中性）， 当硅原子外层电子由于热运动填补 此空位时，杂质原子成为不可移动 的负离子，同时，在硅原子的共价 键中产生一个空穴 ，由于少一电 子，所以带正电。P型取“Positve
热释电效应：介质（如硫酸三甘肽、铌酸锂、铌酸锶钡 等）受光照射温度升高，从而在晶体特定方向上由于自 发极化强度随随温度变化而引起表面电荷的变化。 光辐射强度变化→晶体温度变化→自发极化强度变化 当强度调制过的光辐射投射到热释电晶体上时，引起自 发电极化强度随时间的变化，结果在垂直于极化方向的 晶体两个外表面之间出现微小变化的信号电压，由此可 测定所吸收的光辐射功率
杂质半导体的形成：通过扩散工艺，在本征半导体 中掺入少量合适的杂质元素，可得到杂质半导体。
N型半导体
♠ N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），
使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。
♠ N型半导体：由于杂质原子的最
外层有5个价电子，所以除了与周围 硅原子形成共价键外，还多出一个 电子。在常温下，由于热激发，就 可使它们成为自由电子，显负电性。 这N是从“Negative（负）”中取的
▪注意
光伏效应由于是少数载流子过程，少数载流子寿命 通常短于多数载流子寿命，当少数载流子复合掉时， 光伏信号就终止了。所以响应速度比用相同材料制 作的光电导探测器快。
常用器件: 光电池、光电二极管、光电三极管、雪崩光电二极 管(APD)、PIN光电二极管
▪外光电效应—光电发射效应：
光电发射效应 ：在光照下，物体向表面以外空间发
第二章 光电探测器
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
光电检测器件
光子探测器
热探测器
光电发射探测器 光电导探测器 光伏探测器
测辐射热 热释电
2.1光电探测器的物理基础 2.2光电探测器的特性参数 2.3 光电探测器的噪声 2.4光电探测器 2.5光电探测器的偏置与放大
（正）”一词的第一个字母。
➢ 多子：P型半导体中，多子为空穴。 ➢ 少子：为电子。
➢ 受主原子：杂质原子中的空位吸收电子，称受主原子。
结论：
1、多子的浓度决定于杂质浓度。原因：掺入的杂质 使多子的数目大大增加，使多子与少子复合的机会大 大增多。因此，对于杂质半导体，多子的浓度愈高，
少子的浓度就愈低。
光电子发射探测器主要是可见光探测器，因为对红 外辐射响应的光电阴极只有银一氧一铯光电阴极和新发 展的负电子亲和势光电阴极，它们的响应波长也只扩展 到1．25μm，只适用于近红外的探测，因此在红外系统 中应用不多。
二、光热效应
光热效应：材料受光照射后，光子能量与晶格相
互作用，振动加剧，温度升高，材料的性质发生变 化。（入射光的加热作用引起物质特性变化）
射电子(即光电子)的现象——多发生于金属和金属氧
化物，光电管中的光阴极。 光电发射体的功函
爱因斯坦方程：Ek hE
数
物理意义：如果发射体内的电子所吸收的光子能量大于发射体的
功函数的值，那么电子就能以相应的速度从发射体表面逸出。
光电发射效应发生波长表示：
c(m)
1.24 E(eV)
截止波长
光电子发射探测器 真空光电管:真空光电管由光电阴极和阳极构成，用于响 应要求极快的场合 充气光电管 光电倍增管,应用最广，内部有电子倍增系统，因而有很 高的电流增益，能检测极微弱的光辐射信号。
2、少子的浓度决定于温度。原因：少子是本征激发 形成的，与温度有关。
▪光生伏特效应
光生伏特效应：光照在半导体P-N结、P-i-N结、金 属-半导体接触上时，会在PN结、P-i-N结、金属半导体接触的两侧产生光生电动势。
PN结的光生伏特效应：当用适当波长的光照射PN 结时，由于内建场的作用（不加外电场），光生电 子拉向N区，光生空穴拉向P区，相当于PN结上加一 个正电压。
§2.1 光电探测器的物理基础
一、光电效应
定义：当光辐射入射到到光电材料上时， 材料发射电子，或其电导率发生变化，或 产生光电动势等。
发射电子：外光电效应 电导率发生变化、产生光电动势：内光电效应。
▪ 内光电效应
内光电效应：光电材料受到光照后所产生的光
电子只在材料内部而不会逸出材料外部—多发生 在半导体材料。
半导体内部产生电动势（光生电压）；如将PN结短 路，则会出现电流（光生电流）。
▪光生伏特效应
光照零偏PN结产生开路电压的效应—光电池。
光照反偏—光电信号是光电流—结型光电探测利用 光生伏特效应直接 把光能转化成电能 的器件，也叫太阳 能电池
光电池驱动的凉帽