《光学测试技术》课程PPT教学课件（讲稿）第二讲 探测器部分A

光电探测器 光学测试技术

光电探测器 光学测试技术

种将辐射能转换成电信号的器件,其 作用是发现信号、测量信号,为随后的 应用提供信息

一种将辐射能转换成电信号的器件，其 作用是发现信号、测量信号，为随后的 应用提供信息

主要内容 光电探测器的分类 光电探测器的性能参数 光电探测器的噪声 四.各类光电探测器介绍

主要内容 一． 光电探测器的分类 二． 光电探测器的性能参数 三． 光电探测器的噪声 四． 各类光电探测器介绍

光电探测器的分类

一、光电探测器的分类

光电探测器的分类 光子探测器(光子效应):入射光子将能量直接 转移给电子的光电子效应(光电子发射效应 光电导效应、光生伏特效应、光电磁效应等)。 具有光谱选择性,主要为半导体器件 2.热探测器(光热效应):材料吸收了光辐射能量 后晶格振动加剧、温度升高,导致材料与温度 有关的某些物理性质产生变化(如温差电效应 电阻率变化、极化强度变化、压强变化、体积 变化等)。光电信号取决于入射的辐射功率, 而与入射辐射的光谱成分无关

光电探测器的分类 1. 光子探测器(光子效应)：入射光子将能量直接 转移给电子的光电子效应(光电子发射效应、 光电导效应、光生伏特效应、光电磁效应等)。 具有光谱选择性，主要为半导体器件。 2. 热探测器(光热效应)：材料吸收了光辐射能量 后晶格振动加剧、温度升高，导致材料与温度 有关的某些物理性质产生变化(如温差电效应、 电阻率变化、极化强度变化、压强变化、体积 变化等)。光电信号取决于入射的辐射功率， 而与入射辐射的光谱成分无关

外光电效应与内光电效应 外光电效应器件:基于光电子发射效应的器件 在吸收了大于红外波长的光子能量后器件材料 中的电子逸出材料表面 内光电效应器件:基于光电导、光伏特、光电 磁效应的器件,在吸收了大于红外波长的光子 能量后器件材料中出现光生自由电子和空穴

外光电效应与内光电效应 ◼ 外光电效应器件：基于光电子发射效应的器件 在吸收了大于红外波长的光子能量后器件材料 中的电子逸出材料表面； ◼ 内光电效应器件：基于光电导、光伏特、光电 磁效应的器件，在吸收了大于红外波长的光子 能量后器件材料中出现光生自由电子和空穴

光子探测器: A.光电子发射效应 B.光电导效应; C.光生伏特效应; D.光电磁效应

光子探测器： A. 光电子发射效应； B. 光电导效应； C. 光生伏特效应； D. 光电磁效应

A光电子发射探测器 1.红限:光子能量大于电子逸出能; 2.分类:真空光电管(响应较快)、充气光电管 光电倍增管(带有电子倍增系统的真空光电管) 应用波段:主要在可见光区域,最长波长1.25 微米

A 光电子发射探测器 1. 红限：光子能量大于电子逸出能； 2. 分类：真空光电管(响应较快)、充气光电管、 光电倍增管(带有电子倍增系统的真空光电管)。 3. 应用波段：主要在可见光区域，最长波长1.25 微米

B光电导探测器 机制:入射光子与半导体中的束缚电子作用, 产生电子空穴对(本征光电导)、自由电子(非本 征光电导n型)或空穴(非本征光电导p型),从 而使电导增大。 红限:光子能量大于禁带宽度。 特点:主要用作光敏电阻,响应慢,适用于直 流和低频光探测。本征半导体的禁带宽度较大, 掺杂半导体的禁带宽度较小 4.应用波段:主要在可见光和红外区域

B 光电导探测器 1. 机制：入射光子与半导体中的束缚电子作用， 产生电子空穴对(本征光电导)、自由电子(非本 征光电导n型)或空穴(非本征光电导p型) ，从 而使电导增大。 2. 红限：光子能量大于禁带宽度。 3. 特点：主要用作光敏电阻，响应慢，适用于直 流和低频光探测。本征半导体的禁带宽度较大， 掺杂半导体的禁带宽度较小。 4. 应用波段：主要在可见光和红外区域

本征半导体的禁带宽度与红限 半导体作温度7(K)禁带宽度E(eV)红限入pm) CdS 295 2.4 0.52 CdSe 295 0.62 CdTe 295 0.83 GaP 0.56 295 0.92 295 1.12 1.8 Pbs 295 0.42 2.9 PbSe 295 0.23 5.4 Inas 295 0.39 295 0.23 Pno. 2 77 12 Hgo2 Cdo 3 te 77 12

本征半导体的禁带宽度与红限 半导体 工作温度T(K) 禁带宽度Eg (eV) 红限λ0 (μm) CdS 295 2.4 0.52 CdSe 295 1.8 0.62 CdTe 295 1.50 0.83 GaP 295 2.24 0.56 GaAs 295 1.35 0.92 Si 295 1.12 1.1 Ge 295 0.67 1.8 PbS 295 0.42 2.9 PbSe 295 0.23 5.4 InAs 295 0.39 3.2 InSb 295 0.23 5.4 Pn0.2 Sn0.3 Te 77 0.1 12 Hg0.2 Cd0.3 Te 77 0.1 12