光电探测-复习的总结.ppt

第二章 光电探测器的物理基础 1. 光电效应和热电效应 （1）光电效应 内光电效应：不发射电子 被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。 外光电效应：发射电子 被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象 2）光生伏特效应 （2）热电效应 电阻温度效应 温差电效应 热释电效应 (2) 斯忒藩-波尔兹曼辐射定律 （1） 有关响应方面的性能参数 响应率 单色响应率 积分响应率 频率响应率 响应时间和上限频率 量子效率 （2）有关噪声方面的参数 第三章 光电探测器 1 光电子发射探测器 2 PC器件 3 PV器件 4 热电探测器 5 成像器件 6 探测器性能比较 单元光电探测器的性能及应用比较 光谱响应范围 频率特性 外加偏压 探测率 第四章 光电信号处理 第五章 光学信号的调制 * * 《光电探测与信号处理》 复 习 总 结 各种效应的原理、特点 各种效应的比较 典型的代表器件 重点掌握： 光子直接与物质中的电子作用，引起电子运动状态的改变，从而使物体的电学性质改变。 特点：光子与材料中的电子直接作用，使电子的能态发生改变，光谱响应有选择性。 1）光电导效应 本征光电导效应 非本征（杂质）光电导效应 扩散和漂移 3）光子牵引效应 4）光磁电效应 内光电效应： 入射光与材料的晶格相互作用，晶格吸收光能而增加振动能量，引起材料的温度上升，从而使材料电学参量发生变化。 特点：光谱范围宽、无选择性 (a) (b) (4) (PE-Photo Emission) (PMT-PhotoMultiplier Tube ) (PC-Photoconductive) (PV-Photo Voltaic ) (SBD－Schottky Barrier Photo Diode) (PEM-photo electromagnetic) (photon drag effective ) (Bolometer ) Positive Temperature Coefficient (seebeck effect ) Pyroelectric sensor (MCP-Microchannel Plates ) (Dynode ) (APD－Avalanche Photo Diode) thermocouples thermopile Negative Temperature Coefficient Solar cell（photocell） Photo Diode photoconductor (image intensifiers ) （1）辐射度量和光度量的对照表 2.掌握和应用辐射度量（光度量）单位及相互换算 Km＝683 lm/W ，亦称光功当量 （2）光谱效率函数V（?）、光谱光视效能Km的定义及应用 3. 黑体辐射定律 （1）普朗克定律：黑体光谱辐射出射度Meb（λ，T ）是黑体温度T和波长λ的函数 Meb(λ,T) (3) 维恩位移定律 (μm) W·cm-2.μm-1 电压响应率 电流响应率 4. 光电探测器的性能参数 噪声种类 信噪比（S／N） 噪声等效功率(NEP) 探测率D与比探测率D* NEP（500，400，1） 黑体D*(T，f，1) 单色Dλ*(λ，f，1) 已知某种光电器件的本征吸收长波限为1.4μm，则该材料的禁带宽度为? 在距离标准钨丝灯2m远处放置一个照度计探头，已知探头的光敏面积为0.5 cm2，若照度计测得的最大照度为100(lx)，试求： （1）标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少？ （2）所发出的光通量为多少？ 硅光电二极管光敏面为0.04 cm2。辐照度0.1mW/cm2、波长为700nm的光垂直入射到探测器上并产生56nA的光电流。该光电管的单色响应度为?，量子效率为?. 已知某探测器的面积为3×4cm2，D*=1011cm?Hz1/2w-1，光电仪器的带宽为300Hz，该仪器所能探测的光辐射的最小辐射功率？ （1）掌握光电倍增管组成及工作原理 （2）掌握光电倍增管外部电路的设计及使用 （2）掌握光电发射器件的特点：使用波段、内增益（与什么有关）、灵敏度高（用什么表示）、低噪声、高电压（正负电压使用特点）、适用微弱信号检测等 （1） 器件工作原理：内增益特性、灵敏度表示 （2）三种偏置电路特点 （3）工作条件（偏压、无极性） （4）工作波段、响应频率 （1）结合第二章的pn结工作原理，掌握PV器件的伏安工作曲线及对应的工作状态（零偏、反偏） （2）PN、PIN、APD管的工作原