半导体光子型探测器的性能在很大程度上取决于制备探测器所用的半导体材料。本征半导体材料比掺杂半导体材料更加有用。本征半导体材料既能用来制作光导型探测器,又能制做光伏型探测器;而掺杂半导体只能做成光导型探测器。截止波长较长的半导体光子型探测器,大多数必须在较低温度下工作,如77K,38K或4.2K。同一探测器在室温下的探测率明显低于低温下的探测率。为了保持半导体光子型探测器的正常工作,常把探测器置于低温容器(杜瓦瓶)中,或用微型致冷器使探测器达到较低的工作温度。光电探测器的性能指标主要由量子效率、响应度、响应速度和本征带宽、光电流,暗电流和噪声等指标组成。飞博光电7GHZ APD光电探测器新报价
光电导探测器主要是通过电阴值的变化来检测,以下我将以光敏电阻为例介绍其工作原理。光敏电阻又称光导管,它没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也可以加交流电压。无光照时,光敏电阻值(暗电阻)很大,电路中电流(暗电流)很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时,它的阻值(亮电阻)急剧减少,电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好,亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级,亮电阻在几千欧以下。飞博光电7GHZ APD光电探测器新报价线性度和灵敏度是衡量PIN型光电探测器性能的两个重要参数。
光电三级管与光电二极管比较,光电三级管输出电流较大,一般在毫安级,但光照特性较差,多用于要求输出电流较大的场合。光电三极管有pnp和npn型两种结构,常用材料有硅和锗。例如用硅材料制作的npn型结有3DU型,pnp型有3CU型。采用硅npn型光电三极管,其暗电流比锗光电三极管小,且受温度变化影响小,所以得到位广泛应用。下面以3DU型光电三极管为例说明它的结构、工作原理与主要特性。3DU型光电三极管是以p型硅为基极的三极管。3DU管的结构和普通晶体管类似,只是在材料的掺杂情况、结面积的大小和基极引线的设置上和普通晶体管不同。因为光电三极管要响应光辐射,受光面即集电结(bc结)面积比一般晶体管大。另外,它是利用光控制集电极电流的,所以在基极上既可设置引线进行电控制,也可以不设,完全同光一控制。它的工作原理是工作时各电极所加的电压与普通晶体管相同,即要保证集电结反偏置,发射正偏听偏置。由于集电结是反偏压,在结区有很强的内建电场,对3DU管来讲,内建电场方向是由c到b的。和光电二极管工作原理相同。
在光电探测器中利用表面等离子体共振效应可以有效地增强器件的光吸收,扩展器件的光吸收谱,从而产生更多的电子空穴对,提高器件的响应电流,并且共振波长能够被金属纳米结构的介电环境,尺寸和形状所改变,从而调节吸收波段。规律性分布的金属纳米结构,如孔阵列或者栅线等,能够和光发生相互作用,从而提升器件的光吸收能力。除此之外,从图中能够看出在金属纳米粒子的表面存在着大量自由振荡的电子,并且其具有一定的频率,当这个频率与入射光的频率相等时,那么在金属纳米粒子表面的局部区域内光子与电子发生共振,从而极大地增强了器件对光的吸收。后者的激发条件比较简单,即金属纳米粒子的大小应小于入射光的波长,且改变其大小能够调控共振波段,因此可调节性更好,应用更加灵活,被较广地用于加强器件的性能。PIN缺点在于I层电阻很大管子的输出电流小,一般多为零点几微安至数微安。
光电探测器的光电转换特性必须和入射辐射能量相匹配。其中首先要注意器件的感光面要和照射光匹配好,因光源必须照到器件的有效位置,如光照位置发生变化,则光电灵敏度将发生变化。如光敏电阻是一个可变电阻,有光照的部分电阻就降低,必须使光线照在两电极间的全部电阻体上,以便有效地利用全部感光面。光电二极管、光电三极管的感光面只是结附近的一个极小的面积,故一般把透镜作为光的入射窗,要把透镜的焦点与感光的灵敏点对准。一定要使入射通量的变化中心处于检测器件光电特性的线性范围内,以确保获得良好的线性输出。对微弱的光信号,器件必须有合适的灵敏度,以确保一定的信噪比和输出足够强的电信号。当光线照在物体上,使物体的电导率发生变化,或产生光生电动势的现象叫内光电效应。石岩高灵敏度光电探测器设计
PIN优点在于响应度高响应速度快,频带也较宽工作电压低。飞博光电7GHZ APD光电探测器新报价
光电探测器件的应用选择,实际上是应用时的一些事项或要点。在很多要求不太严格的应用中,可采用任何一种光电探测器件。不过在某些情况下,选用某种器件会更合适些。例如,当需要比较大的光敏面积时,可选用真空光电管,因其光谱响应范围比较宽,故真空光电管普遍应用于分光光度计中。当被测辐射信号微弱、要求响应速度较高时,采用光电倍增管比较合适,因为其放大倍数可达10^4~10^8以上,这样高的增益可使其信号超过输出和放大线路内的噪声分量,使得对探测器的限制只剩下光阴极电流中的统计变化。因此,在天文学、光谱学、激光测距和闪烁计数等方面,光电倍增管得到广泛应用。飞博光电7GHZ APD光电探测器新报价
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