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光电检测技术总结

●辐射度量与光度量的区别:辐射度量与光度量。

辐射度量是物理(或客观)的计量方法,它适用于整个电磁辐射谱区,对辐射量进行物理的计量;光度量是生理(或主观)的计量
方法以人眼所能见到的光对大脑的刺激程度来对光进行计量的方法,只适用于可见光谱区域,是对光强度的主观评价。

●凡高于绝对零度的物体都要进行热辐射。

●半导体特性:⑴半导体的电阻温度系数一般是负的,它对温度的变化非常敏感。

⑵半导
体的导电性能可能受极微量杂质的影响而发生十分显著的变化。

⑶半导体的导电能力及性
质会受热、光、电、磁等外界作用的影响而发生非常重要的变化。

●P、N型半导体特点:在N型半导体中,电子为多数载流子;在P型半导体中,空穴为多
数载流子
●扩散:载流子因浓度不均匀,无规则热运动而发生的从浓度高的点向浓度低的点运动。

漂移:载流子在外电场的作用下,电子向正电极方向运动,空穴向负电极方向运动称为漂移。

●当光照射到物体上使物体发射电子、或导电率发生变化、或产生光电动势等,这种因光
照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应。

可归纳为两大类⑴物体受光照后向外发射
电子的现象称为外光电效应⑵物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部运动,而不会
逸出物体外部的现象称为内光电效应
●光电导效应是指半导体受光照射后,其内部产生光生载流子,使半导体中载流子数显著
增加而电阻减小的现象
●光生伏特效应是光照使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴在空间分开而产生
电位差的现象
●光电发射效应:光敏物质吸收光子后,被激发的电子能逸出光敏物质的表面而在外电场
的作用下形成光子流
●响应度是光电检测器件输出信号与输入辐射功率之间关系的度量。

描述的是光电探测器
件的光—电转换效能
●信噪比(S/N)判断噪声大小常用的参数。

它是在负载电阻上产生的信号功率与噪声功率之比
●噪声等效功率(NEP)定义为信噪比为1时,入射到探测器上的辐射通量
●探测率D与归一化探测率D *探测率D 定义为噪声等效功率的倒数;归一化探测率D*
●光电发射材料应具备的条件⑴光吸收系数大;⑵光电子在体内传输过程中受到的能量损
失小,使其逸出深度大;⑶表面势垒低,使表面逸出几率大
●光电倍增管的基本结构与原理:光电倍增管主要由光入射窗、光电阴极、电子光学系统、二次发射倍增系统及阳极等部分组成;工作原理1、光子透过入射窗入射到光电阴极K上。

2、光电阴极的电子受光子激发,离开表面发射到真空中。

3、光电子通过电场加速和电子
光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上,倍增极发射出比入射电子数目更多的二次电子。

入射电子经N级倍增后,光电子就放大N次。

4、经过倍增后的二次电子由阳极a收集起来,形成阳极光电流,在负载RL上产生信号电压
●光敏电阻结构:1. .光敏电阻的结构是在一块光电导体两端加上电极,贴在硬质玻璃、
云母、高频瓷或其它绝缘材料基板上,两端接有电极引线,封装在带有窗口的金属或塑料
外壳内。

2.光敏面作成蛇形,电极作成梳状是因为这样即可以保证有较大的受光表面,也
可以减小电极之间距离,从而既可减小极间电子渡越时间,也有利于提高灵敏度。

工作原理:当入射光子使半导体物质中的电子由价带跃升到导带时,导带中的电子和价带
中的空穴均参与导电,因此电阻显著减小,电导增加,连接电源和负载电阻,可输出电信
号,此时可得出光电导g与光电流I 光的表达式为:
●光电池的结构与原理:光电池的核心是一个PN结,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。

如将PN结短路,则会出现电流(光生电流)。

光电池的光谱范围的长波
阈取决于材料的禁带宽度,短波阈受材料表面反射损失的限制,其峰值波长不仅和材料有关,而且随制造工艺及使用环境不同而有所移动。

●光敏二极管原理:在无光照时,若给PN结加上一个适当的反向电压,流过PN结的电流
称为反向饱和电流或暗电流。

当光电二极管被光照时,则在结区产生的光生载流子将被内
建电场拉开,在外加电场的作用下形成了以少数载流子漂移运动为主的光电流。

光照越强,光电流就越大。

与普通二极管最大的区别就是当有光照射时,光敏二极管的反向电阻会大大降低,光敏二
极管要反向接入电路使用。

区别⑴光电二极管与普通二极管一样有一个PN结,属于单向导电性的非线形元件。

外形不同之处是在光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线
照射,实现光电转换。

而普通二极管的PN 结都被遮蔽起来,使他不受光照射,以免影响
其性能。

⑵为了获得尽可能大的光生电流,需要较大的工作面,即PN结面积比普通二极管大得多,以扩散层作为它的受光面。

⑶为了提高光电转换能力,PN结的深度较普通二极
管浅
●热电偶是利用赛贝克效应制成的热电检测器件,用来测量温度,其中,直接用作测量介
质温度的一端叫做工作端,另一端叫做冷端,冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表
会指出热电偶所产生的热电势。

热电偶中热电势的大小只与热电偶导体材质以及两端温差
有关,与热电偶导体的长度、直径无关。

辐射热电偶不能受强光照射
●热释电效应是指极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象
●CCD的基本结构:CCD是由一行行紧密排列在硅衬底上的MOS电容器阵列构成的。

工作原理:⑴光电转换。

当一束光线投射到MOS电容上时,光子穿过透明电极及氧化层,
进入P型硅衬底,衬底中处于价带的电子将吸收光子的能量而跃入导带,从而形成电子—
空穴对,这种电子电子—空穴对在外加电场的作用下,就会分别向电极两端移动,因而产
生光生电荷⑵电荷存贮。

在耗尽层中或距耗尽层为一定范围内的光生电子迅速被势阱收集,汇集到界面附近⑶电荷转移。

CCD中势阱及电荷从一个位置移到另一个位置
●发光效率:某一光源所发出的光通量与产生该光通量所需要的功率之比
●激光的产生⑴受激辐射。

要把处于较低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去,为此需
要泵源⑵分布反转。

要有大量粒子分布反转,使受激辐射足以克服损耗⑶共振腔。

要有一
个共振腔提供正反馈及增益,用以维持受激辐射的持续震荡
●激光器类型:固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器、光纤激光器。

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