光电探测器的物理效应.pptx
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1、UPDOWNBACK 共共1818页页 1 1主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周自刚周自刚光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术4.1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应1、在远离家时如何防盗并报警?2、在太空中靠什么拍摄出清晰图片?3、在大型石化工厂中如何发现险情并及时处理?嫦娥嫦娥1号卫星号卫星UPDOWNBACK 共共1818页页 2 2主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周自刚周自刚光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术4.1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器
2、的物理效应第第4章章 光辐射的探测技术光辐射的探测技术4.1 光电探测器光电探测器(Detector)的物理效应的物理效应 光电探测器:对各种光辐射进行接收和探测的器件光电探测器:对各种光辐射进行接收和探测的器件热热 探探 测测 器器光子探测器光子探测器光辐射量光辐射量光电探测器光电探测器电量电量光电倍增管光电倍增管UPDOWNBACK 共共1818页页 3 3主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周自刚周自刚光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术4.1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应探测器件探测器件热电探测元件热电探测元件光
3、子探测元件光子探测元件气体光电探测元件气体光电探测元件外光电效应外光电效应内光电效应内光电效应非放大型非放大型放放 大大 型型光电导探测器光电导探测器光磁电探测器光磁电探测器光生伏特探测器光生伏特探测器本征型本征型掺杂型掺杂型非放大非放大放大型放大型真空光电管真空光电管充气光电管充气光电管光电倍增管光电倍增管变像管变像管摄像管摄像管像增强器像增强器光敏电阻光敏电阻红外探测器红外探测器光电池光电池光电二极管光电二极管光电三极管光电三极管光电场效应管光电场效应管雪崩型光电二极管雪崩型光电二极管UPDOWNBACK 共共1818页页 4 4主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周自刚周自刚光电子技术光电子技
4、术光电子技术光电子技术4.1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应一、光子效应和光热效应一、光子效应和光热效应光子效应光子效应(photonic effect)指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。探测器吸收光子后,直接引起原子或分子的内部电电效应。探测器吸收光子后,直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。光子能量的大小直接影响内部电子状态的改子状态的改变。光子能量的大小直接影响内部电子状态的改变。变。特点特点对光波频率表现出选择性,响应速度一般比较快。对光波频
5、率表现出选择性,响应速度一般比较快。例如例如:光子效应在光电池等中体现光子效应在光电池等中体现UPDOWNBACK 共共1818页页 5 5主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周自刚周自刚光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术4.1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光热效应光热效应(photothermal effect)探测元件吸收光辐射能量后,并不直接引起内部电子状态探测元件吸收光辐射能量后,并不直接引起内部电子状态的改变,而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量,引起探的改变,而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量,引起探测元
6、件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。或其他物理性质发生变化。特点特点原则上对光波频率没有选择性,响应速度一般比较慢。原则上对光波频率没有选择性,响应速度一般比较慢。在在红外波段红外波段上,材料吸收率高,光热效应也就更强烈,上,材料吸收率高,光热效应也就更强烈,所以广泛用于对红外线辐射的探测。所以广泛用于对红外线辐射的探测。例如:家庭式热释电红外探测器例如:家庭式热释电红外探测器UPDOWNBACK 共共1818页页 6 6主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周自刚周自刚光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术4.
7、1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应二、光电发射效应光电发射效应光电发射效应:光电发射体的功函数:光电发射体的功函数 电子离开发射体表面时的动能电子离开发射体表面时的动能 在光照下,物体向表面以外的空间发在光照下,物体向表面以外的空间发射电子(即光电子)的现象。射电子(即光电子)的现象。光电发射体光电发射体 能产生光电发射效应的物体,在光电管能产生光电发射效应的物体,在光电管中又称为中又称为光阴极光阴极。爱因斯坦方程爱因斯坦方程 UPDOWNBACK 共共1818页页 7 7主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周自刚周自刚光电子
8、技术光电子技术光电子技术光电子技术4.1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应截止频率截止频率截止波长截止波长UPDOWNBACK 共共1818页页 8 8主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周自刚周自刚光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术4.1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应三、光电导效应光电导现象光电导现象半导体材料的半导体材料的“体体”效应效应本征本征半导体半导体光电导过程UPDOWNBACK 共共1818页页 9 9主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周
9、自刚周自刚光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术4.1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光辐射照射外加电压的半导体,如果光波长光辐射照射外加电压的半导体,如果光波长满足如下条件:满足如下条件:是禁带宽度是禁带宽度是杂质能带宽度是杂质能带宽度光敏电阻光敏电阻UPDOWNBACK 共共1818页页 1010主讲主讲主讲主讲:周自刚周自刚周自刚周自刚光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术4.1 4.1 4.1 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 光子将在其中激发出新的载流
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