光电探测复习资料.docx

光电导效应: 半导体的导电性能与其中的自由载流子浓度有关, 某一温度下存在自由载流子(热平衡载流子), 受到光照, 材料吸收光辐射而产生新的载流子( 光生载流子), 使半导体的电导率发生变化的现象。本征光电导效应截止波长: 光伏效应:P区N 区结区本征激发产生电子空穴对, 破坏原有的平衡, 产生的少数载流子在内建电场的作用下扩散。 P 区电子---N 区---N 区获得附加负电荷; N 区空穴---P 区---P 区获得附加正电荷,结果 P 区电势上升, N 区电势下降,导致 PN 结两端形成了光生电动势,此即为光伏效应。光电发射效应: 某些金属或半导体吸收光辐射而激发出自由电子, 当其能力足以克服表面势垒时,可逸出金属或半导体表面而向真空发射光电子的现象。光电子发射的三个过程: 吸收光子, 激发高能电子; 向界面运动损失能量; 电子越过表面势垒逸出。响应率 R: 光电探测器将入射光信号转换成电信号的能力。灵敏度: 在可见光段响应率叫做灵敏度。量子效率: 每秒产生的光电子数/ 每秒入射波长为的光子数。 NEP : 信号功率/ 噪声功率为 1 时,入射到探测器上的信号功率。 NEP(500 , 400 , 1): 500 为测量标准源为黑体,温度为 500K ; 400 为调制频率为 400HZ ; 1 为测量带宽为 1HZ 。光谱响应: 折线: 光子探测器曲线线性上升的原因:波长越长,每瓦功率的光子数越多, 探测器对光子的吸收速率越快 R 直线: 热探测器曲线突然下降的原因:存在红限波长响应时间: 描述探测器对入射辐射响应快慢的特性参量。时间常数, 探测器的上限调制频率噪声: 任何叠加在信号上不希望的随机扰动或干扰,均称为噪声。①来自系统外部;采取适当措施可减小或消除,多具有规律性②来自系统内部的材料, 器件固有物理过程的自然扰动; 一般是随机的无规律, 只是遵循统计规律白噪声: 噪声功率与频率 f 无光 1/f 噪声: 噪声功率与频率 f 成反比蓝噪声: 噪声功率与频率 f 的平方成正比热噪声: 电子的热运动所引起的, 通过截面的电子数存在均方偏差, 即有电子涨落, 因此导致了热噪声。热噪声功率: 热噪声电流: 减少热噪声的手段: 1 )降温; 2 )尽量缩短工作频带散粒噪声: (白噪声)探测器在光辐射作用或者热激发下,光电子或载流子随机产生所造成的。产生-- 复合噪声:( 与散粒噪声本质是相同的) 半导体中由于载流子产生-- 复合的随机性引起。电流噪声( 1/f 噪声) : 又叫低频噪声﹑闪烁噪声﹑过剩噪声。?????Pe hc IPe hIhP eI ppp???/ /?? 11/ ????WP VVNEP D ns?? 12/1/* ???????WHz cm fAP VVNEP fAD d ns dfR kT U nj??4 2RfkT i nj/4 2??)( 24 .1 0 evEE hc gg???半导体光电子发射效应的优点: 1) 对入射光有较小反射系数 2 )阴极层导电性适中,光电子向表面运动损失能量比金属小 3 )半导体内存在大量的发射中心 4 )有较小的逸出功,在光谱响应区内具有较高的量子数半导体光电发射的三个步骤: 光子的吸收; 光电子向表面运动, 损耗部分能量; 光电子克服表面势垒逸出。光电阴极应具备的三个条件: 1 )光