东华大学出版社：《光电信息技术》教材电子教案（PPT课件讲稿）第三章 光电信息转换 3.2.1位置传感器（PSD）

83.2光电信息转换集成器件 83.2.1位置传感器(PSD) 光电位置敏感器件(PSD)是一种对其感光面上入射光 点位置敏感的光电器件。即当入射光点落在器件感光面的 不同位置时,PSD将对应输出不同的电信号。通过对此输 出电信号的处理,即可确定入射光点在PSD的位置。入射 e 光点的强度和尺寸大小对PSD的位置输出信号均无关。PSD 的位置输出只与入射光点的“重心”位置有关。 PSD可分为一维PSD和二维PSD。一维PSD可以测定光点 的一维位置坐标,二维PSD可测光点的平面位置坐标。 第三章光电信息转换 维 PSD G 实用的一维PSD为PIN三层结构,其截面如图3.2.1-1 (a)所示 第三竟上下回天结回录

1 第 三 章 光 电 信 息 转 换 第三章上一页回首页下一页回末页 结束 ☺     §3.2.1 位置传感器（PSD） 回目录 光电位置敏感器件（PSD）是一种对其感光面上入射光 点位置敏感的光电器件。即当入射光点落在器件感光面的 不同位置时，PSD将对应输出不同的电信号。通过对此输 出电信号的处理，即可确定入射光点在PSD的位置。入射 光点的强度和尺寸大小对PSD的位置输出信号均无关。PSD 的位置输出只与入射光点的“重心”位置有关。 PSD可分为一维PSD和二维PSD。一维PSD可以测定光点 的一维位置坐标，二维PSD可测光点的平面位置坐标。 1．一维PSD 实用的一维PSD为PIN三层结构，其截面如图3.2.1－1 〔a〕所示

83.2光电信息转换集成器件 83.2.1位置传感器(PSD) P层为感光面,两 入射光点2 边各有一信号输出电极 当入射光点照射到PSD HzZzozzP 光敏面上某点时,由于 在入射光点到信号电极 e 间存在横向电势,从而 从信号电极上分别得到 光电流I1和I2。如果PSD 表面层的电阻是均匀的 第三章光电信息转换 则PSD的等效电路为图 2)321-1(b)所示的电 路。由于R很大,而C 很小,故等效电路可简 化成图32.1-1(c)的形 图3.2.1-1PSD的结构及等效电路 式 a)截面结构b)等效电路c)化的等效电路 第三竟上下回天结回录

2 第三章光电信息转换 第三章上一页回首页下一页回末页 结束 ☺  §3.2.1 位置传感器（PSD ） 回目录 P层为感光面，两 边各有一信号输出电极。 当入射光点照射到PSD 光敏面上某点时，由于 在入射光点到信号电极 间存在横向电势，从而 从信号电极上分别得到 光电流 I 1 和 I 2。如果PSD 表面层的电阻是均匀的， 则PSD的等效电路为图 3.2.1 － 1 〔 b 〕所示的电 路。由于 Rsh很大，而 Cj 很小，故等效电路可简 化成图3.2.1 －1 (c) 的形 式

83.2光电信息转换集成器件 83.2.1位置传感器(PSD PSD的单个电极输出只与光点的位置坐标x有关,而与 入射光强度无关,此时PSD就成为仅对入射光点位置敏感照 的器件。P、称为一维PSD的位置输出信号。其基本检测和处 理电路如图3.2.1-2 e 第三章光电信息转换 △II ∑I IC G ) 图3.2.1-2—雏PSD基本检测和处理电路 第三竟上下回天结回录

3 第 三 章 光 电 信 息 转 换 第三章上一页回首页下一页回末页 结束 ☺     §3.2.1 位置传感器（PSD） 回目录 PSD的单个电极输出只与光点的位置坐标x有关，而与 入射光强度无关，此时PSD就成为仅对入射光点位置敏感 的器件。Px称为一维PSD的位置输出信号。其基本检测和处 理电路如图3.2.1－2

83.2光电信息转换集成器件 83.2.1位置传感器(PSD) 2.二维PSD 二维PSD有两种形式。 种是单面型的如图(a)所示,在受光面上设有两 对电极,A、B为x轴电极,E为背面衬底共用电极,用它 e 可对正面各电极进行反偏置。设IA~D为电极A~D的光电 流,则光点能量中心的位置坐标为 la+lB 第三章光电信息转换 G Ic-In y D Ic +ID a《a 团函!一团回首7一回大页结束回录

4 第 三 章 光 电 信 息 转 换 第三章上一页回首页下一页回末页 结束 ☺     §3.2.1 位置传感器（PSD） 回目录 2．二维PSD 二维PSD有两种形式。 一种是单面型的如图（a）所示，在受光面上设有两 对电极，A、B为x轴电极，E为背面衬底共用电极，用它 可对正面各电极进行反偏置。设IA~ID为电极A～D的光电 流，则光点能量中心的位置坐标为: A B A B I I I I x + − = C D C D I I I I y + − = 回目录上一页回首页下一页回末页 结束

83.2光电信息转换集成器件 83.2.1位置传感器(PSD) 另一种是双面型的如图(b)所示,正面与背面之间是 个PN结,正反面都是均匀的电阻层。X轴电极A、B安在正面断 的受光面上,y轴电极C、D垂直与x轴安在背面。光点产生的 光电流分为正面与背面两部分。对于这种结构,反偏压是加 e 在正面电极与背面电极之间(信号电极与偏置电极不独立) 设IA~ID分别为电极 A~D的光电流,代入 上式即可求得光点能量 第三章光电信息转换 中心的位置。 G 第三竟上下回天结回录

5 第 三 章 光 电 信 息 转 换 第三章上一页回首页下一页回末页 结束 ☺     §3.2.1 位置传感器（PSD） 回目录 另一种是双面型的如图（b）所示，正面与背面之间是一 个PN结，正反面都是均匀的电阻层。X轴电极A、B安在正面 的受光面上，y轴电极C、D垂直与x轴安在背面。光点产生的 光电流分为正面与背面两部分。对于这种结构，反偏压是加 在正面电极与背面电极之间（信号电极与偏置电极不独立） 。设IA~ID分别为电极 A～D的光电流，代入 上式即可求得光点能量 中心的位置