光电检测2.ppt

第二章:光电检测技术基础
第一节辐射度量与光度量
第二节半导体物理基础
第三节光电效应
教学目的:
1、了解光的基本性质和辐射度量及光度量等各参数的概念和表示方法;
2、了解半导体的特性、半导体的导电结构。
3、掌握PN结的形成过程、势垒的概念、载流子的运动,以及非平衡的PN结有什么特点。
光电检测技术基础
第一节辐射度量与光度量
一、光的基本性质
光电技术最基本的理论是光的波粒二象性。即光是以电磁波方式传播的粒子。
几何光学依据光的波动性研究了光的折射与反射规律,得出了许多光的传播、光学成像、光学成像系统和成像系统像差等理论。
光电检测技术基础
物理光学依据光的波动性成功地解释了光的干涉、衍射等现象,为光谱分析仪器、全息摄像技术奠定了理论基础。然而光的本质是物质,它具有粒子性,又称为光量子或光子。
光的量子性成功地解释了光与物质作用时所引起的光电效应,而光电效应又充分证明了光的量子性。
光电检测技术基础
二、光辐射度量(辐射度参数与光度参数)

为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应,分析光电敏感器件的光电特性,以及用光电敏感器件进行光谱、光度的度量计算,常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。光辐射的度量方法有两种:
光电检测技术基础
物理(或客观)的计量方法,称为辐射度学计量方法或辐射度参数,它适用于整个电磁辐射谱区,对辐射量进行物理的计量;
生理(或主观)的计量方法,以人眼所能见到的光对大脑的刺激程度来对光进行计量的方法,称为光度参数。只适用于可见光谱区域,是对光强度的主观评价。
辐射度的基本物理量
辐射能Qe :一种以电磁波的形式发射、传播或接受的能量。单位:焦耳[J]
辐射通量Φe:单位时间内通过一定面积发射、传播或接受的能量,又称辐射功率Pe,是辐射能的时间变化率。单位:瓦[W]
辐射强度Ie:点辐射源在给定方向上通过单位立体角内的辐射通量。单位:[W/Sr]
辐射度的基本物理量
辐射照度Ee:投射在单位面积上的辐射通量。单位:[W/m2]
辐射出射度Me :扩展辐射源单位面积所辐射的通量或功率(也称辐射本领)。单位:[W/m2]
辐射亮度Le :辐射表面定向发射的辐射强度。单位:[W/]
光谱辐射通量Φe(λ):辐射通量的光谱密度,即单位波长间隔内的辐射通量。
基本辐射度量的名称、符号和定义方程
名称
符号
定义方程
单位
符号
辐射能
Q,
焦耳
J
辐射能密度
焦耳/立方米
Jm-3
辐射通量,
辐射功率
瓦特
W
辐射强度
I
瓦特/球面度
Wsr-1
辐射亮度
L
瓦特/球面度平方米
Wm-2 sr-1
辐射出射度
M
瓦特/平方米
Wm-2
辐射照度
E
瓦特/平方米
Wm-2