【2017年整理】光电检测技术小小抄.docx

1.斯忒藩-玻耳兹曼定律的表达式 QUOTE 其中 QUOTE 为斯忒藩-玻耳兹曼常数。公式表明，黑体的总出射度 QUOTE 与物体的温度的四次方成正比。 2.光电效应分为内光电效应和外光电效应，内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。 ①光电导效应：当半导体材料受到光照时，由于吸收光子使其中的载流子浓度的增大，因而导致材料电导率增大，这种现象称为光电导效应。 ②光生伏特效应：PN结两边形成内建电场，当光照时产生的光生载流子被内建电场扫向两边，形成电动势，这种现象为光生伏特效应。 外光电效应（光电发射效应）：在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。 3.光辐射探测器中的噪声: ①热噪声：导体和半导体中的载流子在一定温度下都做无规则的热运动，因而频繁地与原子发生碰撞。它们在两次碰撞之间的自由运动过程中表现出电流，但是它们的自由程长短是不一定的，碰撞后的方向也是任意的。在没有外加电压时，从导体中某一截面看，往左和往右两个方向上都有一定数量的载流子。但是，每一瞬间从两个方向穿过某截面的载流子数目是有差别的，相对于长时间平均值上下有起伏。这种载流子热运动引起的电流起伏或电压起伏称为热噪声。 ②散粒噪声：从手中落下的宝珠无规则地落在盘中时，每一瞬间到达盘面的数值有多有少，这些散粒是完全独立的事件。这种随机起伏所形成的噪声为散粒噪声。 ③产生-复合噪声: ④1/f噪声：这种噪声的功率谱近似与频率成反比。 ⑤温度噪声：由于器件本身温度变化引起的噪声。 4.光电探测器的特性参数： ①响应率②光谱响应率③等效噪声功率④探测率与比探测率⑤时间常数⑥线性⑦量子效率 5.光源分相干光源和非相干光源。 特性参数：①辐射效率和发光效率②光谱功率分布③空间光强分布④光源的颜色⑤光源的色温 6.光源，经常用色温、相关色温和分布温度表示。 ①色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。 ②相关色温：在均匀色度图中，如果光源的色坐标点与某一温度下的黑体辐射的色坐标点最接近，则该黑体的温度称为该光源的相关色温。 ③分布温度：辐射源在某一波长范围内辐射的相对光谱功率分布，与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布一致，那么该黑体的温度就称为该辐射源的分布温度。 7.黑体：吸收比等于1，能发射所有波长的辐射源叫绝对黑体。 气体放电光源：利用气体放电原理制成的光源。 气体放电光源特点： 光效率高，节能特点 由于不靠灯丝本身发光，电极可以做得牢固紧凑，耐震、抗冲击。 寿命长 光色适应性强，可在很大范围内变化。 8.场致发光是固体在电场的作用下将电能直接转换为光能的发光现象，也称电致发光。 交流粉末场致发光屏优点：光发射角大，光线柔和，寿命长，功耗小，发光响应速度快，不发热；缺点是发光亮度低，驱动电压高和老化快。 直流粉末场致发光屏优点是驱动电路简单、制造工艺简单和成本低。 薄膜场致发光屏特点是均匀致密，分辨力高，对比度好，驱动电压低 9.发光二极管的特性参数 量子效率 发光与电流的关系 光谱特性 响应时间 寿命 10.PN结光伏效应：PN结受光照射时，就会在结区产生电子-空穴对。受内建电场的作用，空穴顺着电场运动，电子逆电场运动，最后在结区两边产生一个与内建电场方向相反的光生电动势，这就是光生伏特效应。 11.光电位置传感器（PSD）是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的PIN型光电二极管，面积较大，其输出新号与光点在光敏面上的位置有关。 12.PSD工作原理：PSD包含有3层，上面为P层，下面为N层，中间为I层，它们全被制作在同一硅片上，P层既是光敏层，还是一个均匀的电阻层，当光照射到PSD的光敏面上是，在入射位置的表面想就产生与光强成比例的电荷，此电荷通过P层向电极流动形成光电流。 13.光电耦合器件具有体积小，寿命长，无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间隔离，可单向传输新号等特点。 14.光电导器件是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光电探测器件。 最典型也是最常用的光电导器件是光敏电阻，光敏电阻是用光电导体制成的光电器件，又称光导管。 15.真空光电器件是基于外光电效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他原件都放在真空管中。 真空光电器件包括光电管和光电倍增管两类 16.能够产生光电发射效应的物体称为光电发射体，光电发射体在光电器件中常与阴极相连，故又称为光电阴极。作用将不同波长的各种辐射信号转换为点信号。主要参数： 灵敏度：包括光照灵敏度，色光灵敏度和光谱灵敏度，用以衡量光电阴极的光电转换能力 量子效率：该阴极所发射的光电子数与入射光子数的比值 光谱响应曲线；光电阴极的光谱灵敏度或量子效率与入射光波长的关系曲线 热电子发射：光电阴极中有一些电子的热能大于光