光電探測器是指把光輻射轉(zhuǎn)換成電量(I或V)的器件。利用將光輻射信號轉(zhuǎn)換成電信號以進行顯示或控制的功能�光探測器不僅可以代替人眼,而且由于其光譜響�(yīng)范圍�,更是人眼的延伸�
光電探測器件的應(yīng)用選�,實際上是應(yīng)用時的一些事項或要點。在很多要求不太嚴格的應(yīng)用中,可采用任何一種光電探測器件。不過在某些情況�,選用某種器件會更合適些。例�,當需要比較大的光敏面積時,可選用真空光電管,因其光譜響應(yīng)范圍比較�,故真空光電管普遍應(yīng)用于分光光度計中。當被測輻射信號微弱、要求響�(yīng)速度較高�,采用光電倍增管最合適,因為其放大倍數(shù)可達to'以�,這樣高的增益可使其信號超過輸出和放大線路�(nèi)的噪聲分量,使得對探測器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計變�。因�,在天文�(xué)、光譜學(xué)、激光測距和閃爍計數(shù)等方面,光電倍增管得到廣泛應(yīng)��
目前,固體光電探測器用途非常廣。CdS光敏電阻因其成本低而在光亮度控制(如照相自動曝光)中得到采�;光電池是固體光電器件中具有光敏面積的器�,它除用做探測器件外,還可作太陽能變換器;硅光電二極管體積小、響�(yīng)快、可靠性高,而且在可見光與近紅外波段�(nèi)有較高的量子效率,困而在各種工業(yè)控制中獲得應(yīng)�。硅雪崩管由于增益高、響�(yīng)�、噪聲小,因而在激光測距與光纖通信中普遍采用�
為了提高傳輸效率并且無畸變地變換光電信號,光電探測器不僅要和被測信號、光�(xué)系統(tǒng)相匹配,而且要和后續(xù)的電子線路在特性和工作參數(shù)上相匹配,使每個相互連接的器件都處于的工作狀�(tài)?,F(xiàn)將光電探測器件的�(yīng)用選擇要點歸納如下:
①光電探測器必須和輻射信號源及光�(xué)系統(tǒng)在光譜特性上相匹�。如果測量波長是紫外波段,則選用光電倍增管或?qū)iT的紫外光電半�(dǎo)體器�;如果信號是可見�,則可選用光電倍增�、光敏電阻和Si光電器件;如果是紅外信號,則選用光敏電阻,近紅外選用Si光電器件或光電倍增��
?、诠怆娞綔y器的光電�(zhuǎn)換特性必須和入射輻射能量相匹�。其中首先要注意器件的感光面要和照射光匹配好,因光源必須照到器件的有效位置,如光照位置發(fā)生變�,則光電靈敏度將�(fā)生變�。如光敏電阻是一個可變電�,有光照的部分電阻就降低,必須使光線照在兩電極間的全部電阻體�,以便有效地利用全部感光靀光電二極管、光電三極管的感光面只是�(jié)附近的一個極小的面積,故一般把透鏡作為光的入射�,要把透鏡的焦點與感光的靈敏點對準。一股要使入射通量的變化中心處于檢測器件光電特性的線性范圍內(nèi),以確保獲得良好的線性輸�。對微弱的光信號,器件必須有合適的靈敏度,以確保一定的信噪比和輸出足夠強的電信��
③光電探測器必須和光信號的調(diào)制形�、信號頻率及波形相匹�,以保證得到?jīng)]有頻率失真的輸出波形和良好的時間響應(yīng)。這種情況主要是選擇響�(yīng)時間短或上限頻率高的器件,但在電路上也要注意匹配好動�(tài)參數(shù)�
?、芄怆娞綔y器必須和輸入電路在電特性上良好地匹�,以保證有足夠大的轉(zhuǎn)換系�(shù)、線性范�、信噪比及快速的動態(tài)響應(yīng)��
⑤為使器件能長期�(wěn)定可靠地工作,必須注意選擇好器件的規(guī)格和使用的環(huán)境條�,并且要使器件在額定條件下使��
在動�(tài)特性(即頻率響�(yīng)與時間響�(yīng))方面,以光電倍增管和光電二極管(尤其是PIN管與雪崩管)�;在光電特性(即線性)方面,以光電倍增�、光電二極管和光電池�;在靈敏度方�,以光電倍增管、雪崩光電二極管、光敏電阻和光電三極管為。值得指出的是,靈敏度高不一定就是輸出電流大,而輸出電流大的器件有大面積光電池、光敏電阻、雪崩光電二極管和光電三極管;外加偏置電壓的是光電二極管、光電三極管,光電池不需外加偏置;在暗電流方�,光電倍增管和光電二極管最小,光電池不加偏置時無暗電流,加反向偏置后暗電流也比光電倍增管和光電二極管大;長期工作的�(wěn)定性方�,以光電二極�、光電池�,其次是光電倍增管與光電三極�;在光譜響應(yīng)方面,以光電倍增管和CdSe光敏電阻為最�,但光電倍增管響�(yīng)偏紫外方�,而光敏電阻響�(yīng)偏紅外方向�
1.光電特�: I(t)[光電流]=F(P)[光通量]
2.光譜特�: I(t)[光電流]=F(λ)[入射光波長]
3.頻率特�: I(t)[光電流]=F(f)[入射光調(diào)制頻率]
4.伏安特�: I(t)[光電流]=F(U)[電壓]
一、有�(guān)響應(yīng)方面的性能參數(shù)
1. 響應(yīng)�(Responsivity)RV或RI
表征探測器將入射光信號轉(zhuǎn)換成電信號的能力
電流的響�(yīng)率RI:探測器將入射光信號轉(zhuǎn)換成電流信號Ie的能��
電壓響應(yīng)率RV:探測器將入射光信號�(zhuǎn)換成電壓信號Ve的能力�
2.單色靈敏度Rλ --- 波長為l的單色輻射源
單色靈敏�:輸出的光電流iλ與波長為λ的入射到探測器的單色輻射光通量Pλ(或照度)之�
3.積分靈敏� --- �(fù)色輻射源
表示探測器對連續(xù)入射光輻射的反應(yīng)靈敏程度
4. 響應(yīng)時間
描述光電器件對入射輻射響�(yīng)快慢的參�(shù)
5. 頻率響應(yīng)�
�、有�(guān)噪聲方面的參�(shù)
1� 信噪�
信噪比是判定噪聲大小通常使用的參�(shù)。它是在負載電阻RL上產(chǎn)生的信號功率與噪聲功率之比,(S――Signal N――Noise�
2. 噪聲等效功率(NEP�
3. 探測率與比探測率
�、其它參�(shù)
1. 量子效率
描述光電�(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換能力的一個重要參�(shù)
2.線性度
線性度是描述光電探測器輸出信號與輸入信號保持線性關(guān)系的程度�
光電探測器在軍事和國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域有廣泛用�。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工�(yè)自動控制、光度計量等;在紅外波段主要用于�(dǎo)彈制�(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一�(yīng)用是用它做攝像管靶面�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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