辐射度量及探测基础知识.ppt

⑴光电导体的灵敏度在一定条件下，单位照度所引起的光电流称为灵敏度。由于各种器件使用的范围及条件不一致，因此灵敏度有各种不同的表示法。光电导体的灵敏度表示在一定光强下光电导的强弱。第60页,共69页，星期六，2024年，5月???光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流是要经过一定时间的。同样光照停止后光电流也是逐渐消失的。这些现象称为弛豫过程或惰性???对光电导体受矩形脉冲光照时，常有上升时间常数τr和下降时间常数τf来描述弛豫过程的长短。τr表示光生载流子浓度从零增长到稳态值63%时所需的时间，τf表示从停光前稳态值衰减到37%时所需的时间。矩形脉冲光照弛豫过程图⑵光电导弛豫第61页,共69页，星期六，2024年，5月2、光生伏特效应：简称为光伏效应，指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。???结有多种：P-N结、P-I结、N-I结、P+-P结、N+-N结等。I型指本征型，P+、N+分别指相对于p、n型半导体受主、施主浓度更大些。第62页,共69页，星期六，2024年，5月⑴热平衡态下的P-N结在热平衡条件下，结区有统一的EF；在远离结区的部位，EC、EF、Eν之间的关系与结形成前状态相同。第63页,共69页，星期六，2024年，5月N型、P型半导体单独存在时，EFN与EFP有一定差值。当N型与P型两者紧密接触时，电子要从费米能级高的一方向费米能级低的一方流动，空穴流动的方向相反。同时产生内建电场，内建电场方向为从N区指向P区。在内建电场作用下，EFN将连同整个N区能带一起下移，EFP将连同整个P区能带一起上移，直至将费米能级拉平为EFN=EFP，载流子停止流动为止。在结区这时导带与价带则发生相应的弯曲，形成势垒。势垒高度等于N型、P型半导体单独存在时费米能级之差。第64页,共69页，星期六，2024年，5月⑵光照下的P-N结当P-N结受光照时，因P区产生的光生空穴，N区产生的光生电子属多子，都被势垒阻挡而不能过结。只有P区的光生电子和N区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，即电子空穴对被内建电场分离。这导致在N区边界附近有光生电子积累，在P区边界附近有光生空穴积累。它们产生一个与热平衡P-N结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。此电场使势垒降低，其减小量即光生电势差，P端正，N端负。第65页,共69页，星期六，2024年，5月3、光电发射效应：光敏物质吸收光子后被激发的电子能溢出光敏物质的表面，并且在外电场的作用下形成光电子流。??也称斯托列托夫定律。当入射光线的频谱成分不变时，光电阴极的饱和光电发射电流IK与被阴极所吸收的光通量φK成正比。第66页,共69页，星期六，2024年，5月也称爱因斯坦定律。发射出光电子的最大动能随入射光频率的增高而线性地增大，而与入射光的光强无关。第67页,共69页，星期六，2024年，5月在入射光线频谱范围内，光电阴极存在临界波长，当光波波长等于这个临界波长时，电子刚刚能从阴极溢出。这个波长通常称为光电发射的“红限”，或称为光电发射的阈波长。第68页,共69页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第69页,共69页，星期六，2024年，5月?物体按导电能力分：导体、绝缘体和半导体。做光电器件的主要材料为半导体，电阻率在10－6～10－3Ω?cm范围之内的物质称为导体；电阻率大于1012Ω?cm以上的物质称为绝缘体；介于它们之间的物质称为半导体第二节、半导体物理基础第28页,共69页，星期六，2024年，5月?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。?半导体的导电性能可受极微量杂质的影响而发生十分显著的变化。?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。第29页,共69页，星期六，2024年，5月导体或半导体的导电作用是通过带电粒子的运动（形成电流）来实现的，这种电流的载体称为载流子。导体中的载流子是自由电子，半导体中的载流子则是带负电的电子和带正电的空穴。绝缘体、半导体、金属的能带图a)绝缘体?b)半导体?c)金属2、半导体的导电机制第30页,共69页，星期六，2024年，5月?半导体两端加电压后:如果价带中填满了电子而没有空能级，在外电场的作用下，又没有足够的能量跃迁到导带，那么价带中的电子是不导电的。价带导带禁带(满带)第31页,共69页，星期六，2024年，5月如果价带中的电子在外界作用下，能够跃迁到导带中，则价带中留空