光电探测复习总结.pptx
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1、1 1l第二章第二章 光电探测器的物理基础光电探测器的物理基础 2 21.光电效应和热电效应光电效应和热电效应l各种效应的原理、特点各种效应的原理、特点l各种效应的比较各种效应的比较l典型的代表器件典型的代表器件 重点掌握:重点掌握:3 3内光电效应:内光电效应:内光电效应:内光电效应:不发射电子不发射电子不发射电子不发射电子 被光激发所产生的载流子(自由电子或空穴)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。产生光生伏特的现象。外光电效应:外光电效应:外光电效应:外光电效应:发射电子发射电子发
2、射电子发射电子 被光激发产生的电子逸出物质表面,形成真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空中的电子的现象(1)光电效应)光电效应 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。4 41)光电导效应光电导效应 本征光电导效应本征光电导效应非本征(杂质)光电导效应非本征(杂质)光电导效应2 2 2 2)光生伏特效应)光生伏特效应)光生伏特效应)光生伏特效应 扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移3 3 3 3)光子牵引效应)光子牵引效应)光子牵引效应)光子牵引效应 4 4
3、 4 4)光磁电效应)光磁电效应)光磁电效应)光磁电效应 内光电效应:内光电效应:5 5电阻温度效应电阻温度效应电阻温度效应电阻温度效应温差电效应温差电效应温差电效应温差电效应热释电效应热释电效应热释电效应热释电效应 (2)热电效应)热电效应 入射光与材料的晶格相互作用,晶格吸收光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。使材料电学参量发生变化。特点:光谱范围宽、无选择性特点:光谱范围宽、无选择性 6 6(a)(b)(4)(PE-Photo Emission)(PMT-PhotoMultip
4、lier Tube)(PC-Photoconductive)(PV-Photo Voltaic)(SBDSchottky Barrier Photo Diode)(PEM-photo electromagnetic)(photon drag effective)(Bolometer)Positive Temperature Coefficient(seebeck effect)Pyroelectric sensor(MCP-Microchannel Plates)(Dynode)(APDAvalanche Photo Diode)thermocouples&thermopileNegative
5、 Temperature CoefficientNegative Temperature CoefficientSolar cell(photocell)Photo Diodephotoconductor(image intensifiers)7 7(1 1)辐射度量和光度量的对照表)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)单位及相互换算掌握和应用辐射度量(光度量)单位及相互换算8 8 K Kmm683 lm/W683 lm/W ,亦称,亦称,亦称,亦称光功当量光功当量光功当量光功当量(2)光谱效率函数)光谱效率函数V()、光谱光视效能)、光谱光视效能Km的的定义及应用定义及应
6、用9 93.黑体辐射定律黑体辐射定律(1 1)普普普普朗朗朗朗克克克克定定定定律律律律:黑黑黑黑体体体体光光光光谱谱谱谱辐辐辐辐射射射射出出出出射射射射度度度度MMebeb(,T T )是是是是黑黑黑黑体体体体温温温温度度度度T T和波长和波长和波长和波长 的函数的函数的函数的函数MMebeb(,T,T)1010(2)(2)斯忒藩斯忒藩-波尔兹曼波尔兹曼辐射辐射辐射辐射定律定律(3)维恩位移定律维恩位移定律(m)Wcm-2.m-11111(1 1)有关响应方面的性能参数有关响应方面的性能参数有关响应方面的性能参数有关响应方面的性能参数 响应率响应率单色响应率单色响应率单色响应率单色响应率积分响
7、应率积分响应率积分响应率积分响应率频率响应率频率响应率频率响应率频率响应率响应时间和上限频率响应时间和上限频率量子效率量子效率电压响应率电压响应率电压响应率电压响应率电流响应率电流响应率电流响应率电流响应率4.光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 1212(2 2)有关噪声方面的参数)有关噪声方面的参数 噪声种类噪声种类信噪比(信噪比(SN)噪声等效功率噪声等效功率(NEP)探测率探测率D与比探测率与比探测率D*NEPNEP(500500,400400,1 1)黑体黑体D*(TD*(T,f f,1)1)单色单色D D*(*(,f f,1)1)1313l l已知某种光电器件的本征吸收长波限为
8、已知某种光电器件的本征吸收长波限为已知某种光电器件的本征吸收长波限为已知某种光电器件的本征吸收长波限为1.41.41.41.4 m m m m,则该材料的禁带宽度,则该材料的禁带宽度,则该材料的禁带宽度,则该材料的禁带宽度为为为为?l l在距离标准钨丝灯在距离标准钨丝灯在距离标准钨丝灯在距离标准钨丝灯2m2m2m2m远处放置一个照度计探头,已知探头的光敏面远处放置一个照度计探头,已知探头的光敏面远处放置一个照度计探头,已知探头的光敏面远处放置一个照度计探头,已知探头的光敏面积为积为积为积为0.5 cm0.5 cm0.5 cm0.5 cm2 2 2 2,若照度计测得的最大照度为,若照度计测得的最
9、大照度为,若照度计测得的最大照度为,若照度计测得的最大照度为100(lx)100(lx)100(lx)100(lx),试求:,试求:,试求:,试求:(1 1 1 1)标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少?)标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少?)标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少?)标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少?(2 2 2 2)所发出的光通量为多少?)所发出的光通量为多少?)所发出的光通量为多少?)所发出的光通量为多少?l l硅光电二极管光敏面为硅光电二极管光敏面为硅光电二极管光敏面为硅光电二极管光敏面为0.04 cm0.04 cm0.04 cm0.04 cm2 2 2 2。辐照度。辐照度
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