光电检测技术第2讲.pdf

光电检测技术与应用光电检测技术与应用光电检测技术与应用光电检测技术与应用光电检测技术与应用光电检测技术与应用光电检测技术与应用光电检测技术与应用 第二章第二章第二章第二章 光电检测器件工作原理及特性光电检测器件工作原理及特性 2 • 光电检测器件的物理基础 光电导效应光电导效应 光生伏特效应光生伏特效应 光电效应光电效应 光电子发射效应 光热效应 • 光电检测器件的特性参数光电检测器件的特性参数 3 2.12.1光电检测器件的物理基础2.12.1光电检测器件的物理基础光电检测器件的物理基础光电检测器件的物理基础 4 导体导体导体导体、、半导体和绝缘体半导体和绝缘体半导体和绝缘体半导体和绝缘体 • 自然存在物质形式自然存在物质形式：气体气体、液体液体、固体固体。 • 固体按导电能力分固体按导电能力分：：导体导体、、绝缘体和介于绝缘体和介于 两者之间的半导体。 -6 ～ -3 • 导体—— 电阻率10 10 欧姆•厘米 1212 • 绝缘体绝缘体—— 电阻率电阻率1010 欧姆欧姆•厘米以上厘米以上 • 半导体半导体—— 电阻率介于导体和绝缘体之间电阻率介于导体和绝缘体之间 5 半导体的特性半导体的特性 • 半导体电阻温度系数一般是负的，且对温度变 化非常敏感。根据这一特性，热电探测器件。 • 导电性受极微量杂质的影响而发生十分显著变 化化。（。（纯净纯净SiSi在室温下电导率在室温下电导率 ((电阻率倒数电阻率倒数))为为 -6 5*10 /(欧姆•厘米)。掺入硅原子数百万分之一 的杂质时的杂质时，电导率为电导率为22 /(/(欧姆欧姆••厘米厘米)) • 半导体导电能力及性质半导体导电能力及性质受光受光、电电、磁等磁等作用的作用的 影响 6 本征半导体和杂质本征半导体和杂质本征半导体和杂质本征半导体和杂质半导体半导体半导体半导体 • 本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。 在绝对零度时，价带中的全部量子态都被电子占 据据，，而导带中的量子态全部空着而导带中的量子态全部空着。。 • 在纯净的半导体中掺入一定的杂质，可以显 著地控制半导体的导电性质著地控制半导体的导电性质。。掺入的杂质可以分掺入的杂质可以分 为施主杂质和受主杂质。 施主杂质杂质电离后离后成为不可移动动的带带正电的施 主离子，同时向导带提供电子，使半导体成为电 子导电的n型半导体。 受主杂质电离后成为不可移动的带负电的受受主杂质电离后成为不可移动的带负电的受 主离子，同时向价带提供空穴，使半导体成为空 穴导电的穴导电的pp型半导体型半导体。 7 平衡和非平衡载流子平衡和非平衡载流子 半导体的热平衡状态是相对的半导体的热平衡状态是相对的，，有条件的有条件的。。 对半导体施加外界作用，破坏了热平衡的条件， 其载流子浓度其载流子浓度也不再是平衡载流子浓度不再是平衡载流子浓度，比它们它们 多出一部分，称为非平衡载流子。 例如光注入：用光照使得半导体内部产生非 平衡载流子平