光电探测器光谱响应度和响应时间的测量(刘1)解读
光电探测器光谱响应度的测量
光谱响应度是光电探测器的基本性能之一，它表征了光电探测器对不同波长入射辐射的响应。通常热探测器的光谱响应比较平坦，而光子探测器的光谱响应却具有明显的选择性。一般情况下，以波长为横坐标，以探测器接受到的等能量单色辐射所产生的电信号的相对大小为纵坐标，绘出光电探测器的相对光谱响应曲线。典型的光子探测器和热探测器的光谱响应曲线如图1－1所示。
一、实验目的
（1）加深对光谱响应概念的理解； （2）掌握光谱响应的测试方法；
（3）熟悉热释电探测器和硅光电二极管的使用。 二、实验内容
（1）用热释电探测器测量钨丝灯的光谱辐射特性曲线； （2）用比较法测量硅光电二极管的光谱响应曲线。 三、基本原理
光谱响应度是光电探测器对单色入射辐射的响应能力。电压光谱响应度()λV ?定义为在波长为λ的单位入射辐射功率的照射下，光电探测器输出的信号电压，用公式表示，则为
()()()
λλλP V V =
? （1－1）
而光电探测器在波长为λ的单位入射辐射功率的作用下，其所输出的光电流叫做探测器的电流光谱响应度，用下式表示
()()()
λλλP I i =
? （1－2） 式中， P (λ)为波长为λ时的入射光功率；V (λ)为光电探测器在入射光功率P (λ)作用下的输出信号电压；I (λ)则为输出用电流表示的输出信号电流。为简写起见，()λV ?和()λi ?均可以用()λ?表示。但在具体计算时应区分()λV ?和()λi ?，显然，二者具有不同的单位。
通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射，然后测量在各种波长辐射照射下光电探测器输出的电信号V (λ)。然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率P (λ)需要利用参考探测器（基准探测器）。即使用一个光谱响应度为()λf
?的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。由参考探
测器的电信号输出（例如为电压信号）()λf V 可得单色辐射功率()()()λλλ?=f V P ，再通过（1－1）式计算即可得到待测探测器的光谱响应度。
本实验采用图1－2所示的实验装置。用单色仪对钨丝灯辐射进行分光，得到单色光功率P (λ)。
图1－2 光谱响应测试装置图
这里用响应度和波长无关的热释电探测器作参考探测器，测得P (λ)入射时的输出电压为()λf V 。若用
f ?表示热释电探测器的响应度，则显然有
()()f
f f K V P ?=
λλ （1－3）
这里K f 为热释电探测器前放和主放放大倍数的乘积，即总的放大倍数。在本实验中，300100?=f K ，f ?为热释电探测器的响应度，实验中在所用的25Hz 调制频率下，W V f /900
=?。 然后在相同的光功率P (λ)下，用硅光电二极管测量相应的单色光，得到输出电压()λb V ，从而得到光电二极管的光谱响应度
()()()()()f
f f b b K V K V P V ?==
?//λλλλλ
式中K b 为硅光电二极管测量时总的放大倍数，这里K b =150×300。
四、实验装置
实验装置示于图1－2。用钨丝灯作光源，用直流稳压电源对钨丝灯供电，光源发出的光由聚光镜会聚于单色仪的入射狭缝上，并在狭缝前用同步电机带动的调制盘对入射光束进行调制。光栅单色仪把入射光分解成单色光并从出射狭缝射出。转动单色仪的波长手轮可以改变出射光的波长（参见图1－3）。在出射狭缝后分别用热释电探测器和硅光电二极管进行测量，所得光电信号经放大后由毫伏表指示。下面简要介绍实验装置的各个部分。
1．WD30光栅单色仪的光学系统 图1－3是单色仪光学系统的示意图，聚光镜把光源发出的光会聚于单色仪入射狭缝S 1上，光束经狭缝B 1射向球面反射镜M 1。由于S 1位于M 1的焦面上，因此，经球面镜M 1反射后的光束为平行光束。平行光束经平面光栅G 分光后，不同的波长以不同的入射角投向球面反射镜M 2。球面反射镜M 2把分光后的光聚在焦面上，形成波长不同的一系列光谱线。出射狭缝S 2位于球面镜M 2的聚焦面上。把狭缝S 1和S 2开得很窄，测量时转动手轮使光栅转动，在出射狭缝S 2处就会得到各个光谱分量得输出。输出光的波长可在手轮计数器上读出。仪器备有四块光栅，分别对应着可见光和红外区四个光谱段。本实验采用第二块光栅（1200线?mm ），此时的输出波长为手轮计数器读数的二倍（单位：?，1 ?＝0.1nm ）。
2．热释电探测器 本实验所用的热释电探测器是钽酸锂热释电器件，前置放大器与探测器装在同一屏蔽壳里。前放工作时需要正12V 电压。为减小噪声，用干电池供电。图1－4示出了热释电探测器的典型调制特性。
3．硅光电二极管 硅光电二极管为待测器件，它的前置放大器与它装在同一屏蔽壳中，所需正12V 电压由选频放大器提供。前置放大器的放大倍数为200。
图1－4 热释电探测器的典型调制特性 图1－5 选频放大器的频率特性
4．选频放大器 由于分光后的光谱辐射功率很小，虽然热释电探测器和光电二极管都带有前置放大器，但仍需接选频放大器放大。选频放大器的频率特性如图1－5所示。其中心频率f 0与调制频率一致（这里为25Hz ），放大倍数为300。
5．钨丝灯的电源电压在0～6V 可调 6．调制盘的电机使用220V 电压。 五、实验步骤
(1)打开光源开关，调整光源位置，使灯丝通过聚光镜成像在单色仪入射狭缝S 1上，S 1的缝宽调整在0.2mm 。把出射狭缝S 2开到1mm 左右，人眼通过S 2能看到与波长读数相应的光，然后逐渐关小S 2，最后开到S 2＝0.2mm 。
注意：狭缝开大时不能超过3mm ，关小时不能超过零位，否则将损坏仪器！
（2）在光路中靠近S 1的位置放入调制器，并接通电机电源。
（3）把热释电器件光敏面对准出射狭缝S 2，并连接好放大器和毫伏表，然后为探测器加上电池电压
+12V。
（4）转动光谱手轮，记下探测器的入射波长及毫伏表上相应波长的输出电压值，并填入表1－1。
（5）用光电二极管换下热释电器件，给光电二极管加上+12V电压，重复步骤4，将数据记入表1－1。
表1－1 光谱响应测试实验数据
（1）画出光源的光谱辐射分布曲线；
（2）画出硅光电二极管的光谱响应曲线；
λ和截止波长cλ。
（3）分析实验结果，并确定硅光电二极管的峰值响应波长
p
七、思考题
（1）单色仪入射狭缝和出射狭缝的宽度分别控制着哪些物理量？测量时开大些好还是开小些好？
（2）如果在测量过程中，用热释电器件和光电二极管测量时，二者光源光强度不一致是否仍能保证结果的正确性？如果二者的调制频率不同呢？
（3）在测量光谱响应度()λ
?？
?时，如果实验室没有参考（基准）探测器，能否想办法测得()λ（4）如何改进实验装置？提高测量精度和速度？
光电探测器响应时间的测定
通常，光电探测器输出的电信号都要在时间上落后于作用在其上的光信号，即光电探测器的输出相对于输入的光信号要发生沿时间的扩展。扩展的程序可由响应时间来描述。光电探测器的这种响应落后于作用信号的特性称为惰性。由于惰性的存在，会使先后作用的信号在输出端相互交叠，从而降低了信号的调制度。如果探测器观测的是随时间快速变化的物理量，则由于惰性的影响会造成输出严重畸变。因此，深入了解探测器的时间响应特性是十分必要的。
一、实验目的
（1）了解光电探测器的响应度不仅与信号光的波长有关，而且与信号光的调制频率有关；
（2）掌握发光二极管的电流调制法；
（3）熟悉测量探测器响应时间地方法。
二、实验内容
（1）用探测器的脉冲响应特性测量响应时间；
（2）利用探测器的幅频特性确定期响应时间。
三、基本原理
表示时间特性的方法主要有两种，一种是脉冲响应特性法，另一种是幅频特性法。
1．脉冲响应 响应落后于作用信号的现象称为弛豫。对于信号开始作用时的弛豫称为上升弛豫和起始弛豫；信号停止作用时的弛豫称为衰减弛豫。弛豫时间的具体定义如下：
如用阶跃信号作用于器件，则起始弛豫定义为探测器的响应从零上升为稳定值得（1－1/e ）（即63％）时所需的时间；衰减弛豫定义为信号撤去后，探测器的响应下降到稳定值得1/e （即37%）所需的时间。这类探测器有光电池、光min 电阻及热电探测器等。另一种定义弛豫时间的方法是：起始弛豫为响应值从稳态值的10%上升到90%所用的时间。这种定义多用于响应速度很快的器件，如光电二极管、血崩发光二极管和光电倍增管等。
若光电探测器在单位阶跃信号作用下的起始阶跃响应函数为[])/e xp (11τt -
-,衰减响应函数为)/e xp (2τt -，则根据第一种定义，起始弛豫时间为τ1，衰减弛豫时间为τ2。 此外，如果测出了光电探测器的单位冲激响应函数，则可直接用其半值宽度来表示时间特性。为了得到具有单位冲激函数形式的信号光源，即δ函数光源，可以采用脉冲式发光二极管、锁模激光器以及火花源等光源来近似。在通常测试中，更方便的是采用具有单位阶跃函数形式亮度分布的光源。从而得到单位阶跃响应函数，进而确定响应时间。
2.幅频特性 由于光电探测器惰性的存在，使得其响应度不仅与入射辐射的波长有关，而且还是入射辐射调制频率的函数。这种函数关系还与入射光强信号的波形有关。通常定义光电探测器对正弦光信号的响应幅值同调制频率间的关系为它的幅频特性。许多光电探测器的幅频特性具有如下形式。
2
/122)1(1)(τωω+=
A （2－1）
式中，)(ωA 表示归一化后的幅频特性；f πω2=为调制圆频率；f 为调制频率；τ为响应时间。
在实验中可以测得探测器的输出电压)(ωV 为
2
/1220
)1()(τωω+=
V V （2－2）
式中为探测器在入射光调制频率为零时的输出电压。这样，如果测得调制频率为f 1时的输出信号电压V 1和调制频率f 2时的输出信号电压V 2，就可由下式确定响应时间
()
()
2
112
222
2
2121
f V f V V V --=
π
τ （2－3）
为减小误差，V 1与V 2的取值应相差10％以上。
由于许多光电探测器的幅频特性都可由式（2－1）描述，人们为了更方便地表示这种特性，引出截止频率c f 。它的定义是当输出信号功率降至超低频一半时，即信号电压降至超低频信号电压的70.7％时的调制频率。故c f 频率点又称为三分贝点或拐点。由式（2－1）可知
πτ
21=
c f （2－4）
实际上，用截止频率描述时间特性是由式（2－1）定义的τ参数的另一种形式。
在实际测量中，对入射辐射调制的方法可以是内调制，也可以是外调制。外调制是用机械调制盘在光源外进行调制，因这种方法在使用时需要采取稳频措施，而且很难达到很高的调制频率，因此不适用于响应速度很快的光子探测器，所以具有很大的局限性。内调制通常采用快速响应的电致发光元件作辐射源。采用电调制的方法可以克服机械调制的不足，得到稳定度高的快速调制。
四、实验仪器
光电探测器时间常数测试实验箱：20M 双踪示波器；毫伏表。
在光电探测器时间常数测试实验箱中，提供了需测试两个光电器件：峰值波长为900nm的光电二级管和可见光波段的光敏电阻。所需的光源分别由峰值波长为900nm的红外发光管和可见光（红）发光管来提供。光电二极管的偏压与负载都是可调的，偏压分5V、10V、15V三档，负载分100欧姆、1k欧姆、10k 欧姆、50k欧姆和100k欧姆五档。根据需要，光源的驱动电源有脉冲和正弦波两种，并且频率可调。
下面简要介绍CS－1022型示波器的外触发方式。
1．外触发同步工作方式当示波器的触发源选择ext档时，CS－1022型示波器右下角的外触发输入插座上的输入信号成为触发信号。在很多应用方面，外触发同步更为适用与波形观测。这样可以获得精确的触发与馈送到输入插座CH1和CH2的信号无关。因此，即使当输入信号变化时，也不需要再进一步触发。
2．10％到90％的上升响应时间的测试
（1）将信号加到CH1输入插座，置垂直方式于CH1。用div
V/和微调旋钮将波形峰峰值调到6div。
（2）用▲▼位移旋钮和其它旋钮调节波形，使其显示在屏幕垂直中心。将t / div开关调到尽可能快速的档位，能同时观测10％和90％两个点。将微调置于校准档。
（3）用??位移旋钮调节10％点，使之与垂直刻度线重合，测量波形上10％和90％点之间的距离（div）。将该值乘以t / div，如果用“×10扩展”方式，再乘以1/10。
请正确使用10％，90％线。在CS－1022型示波器上，每个0％、10％、90％和100％测量点都标记在示波管屏幕上。
使用公式：
上升响应时间=
t水平距离（div）×t / div档位ד×10扩展”的倒数（1/10）。
r
【举例】
例如，水平距离为4div，t / div是2μs（见图2－2）。代入给定值：
上升响应时间=
t 4.0（div）×2μs =8μs
r
五、实验步骤
1．用脉冲法测量光电二极管的响应时间
（1）首先要将本实验箱面板上“偏压”档和“负载”分别选通一组。
（2）将“波形选择”开关拨至脉冲档，“探测器选择”开关拨至光电二极管档，此时由“输入波形”的二极管处应可观测到方波，由“输出”处引出的输出线（红线）即可得到光电二级管的输出波形，其频率可通过“频率调节”处的方波旋钮来调节。
（3）调节示波器的扫描时间和触发同步，使光电二极管对光脉冲的响应在示波器上得到清晰的显示。
（4）选定负载为10kΩ，改变其偏压。观察并记录在零偏（不选偏压即可）及不同反偏下光电二极管的响应时间，并填入表2－1。
表2－1 硅光电二极管的响应时间与偏置电压的关系
（5）在反向偏压为15V时，改变探测器的偏置电阻，观察探测器在不同偏置电阻时的脉冲响应时间，记录填入表2－2。
光敏电阻所加偏压为15V，负载是10k，是不可调的。故“偏压”档和“负载”档在此时不起作用。
将实验箱面板上“波形选择“开关拨至脉冲档，“探测器选择”开关拨至光敏电阻档，此时由“输入波形”的光敏电阻处应可观测到方波，由“输入”处引出的输出线（蓝线）即可得到光敏电阻3．用幅频特性法测量CdSe光敏电阻的响应时间
（1）将本实验箱面板上“波形选择”开关拨至正弦档，“探测器选择”开关拨至光敏电阻档，此时由“输入波形”的光敏电阻处应可观测到正弦波形，由“输出”处引出的输出线（蓝线）即可得到光敏电阻的输出波形，其频率可改变“频率调节”处的正弦旋钮来调节。
（2）改变光波信号频率，测出不同频率下CdSe的输出电压（至少测三个频率点）并记录。
（3）根据公式（2－3）计算出其响应时间。
4．用截止频率测量CdSe光敏电阻的响应时间
改变正弦波的频率，可以发现随着调制频率的提高，CdSe负载电阻两端的信号电压将减小。测出其
f，并由式（2－4）确定响应时间τ。
衰减到超低频的70.7％时的调制频率
c
六、实验报告
（1）列出表2－1、表2－2并解释光电二极管的响应时间与负载电阻和偏置电压的关系。
（2）列出用脉冲响应法测得的CdSe光敏电阻的响应时间，并与用幅频特性法测出的响应时间相比较。（3）写出用截止频率测得的CdSe的响应时间。并比较这三种方法的特点。
七、思考题
（1）CdSe光敏电阻在弱光和强光照射下的响应时间是否相同？为什么？
（2）如欲测量响应时间速度更快的光电探测器的响应时间，则必须提高光源的调制频率，试想还有哪些方法。
光电探测技术
第一章： 1，光电检测系统的基本组成及各部分的主要作用？ 光源——光学系统——被测对象——光学变换——光电转换——电信号放大与处理[存储，显示，控制] 作用：光学变换：将被测量转换为光参量，有时需要光信号的匹配处理，目的是更好的获得待测量的信息。 电信号放大与处理的作用：存储，显示，控制。 第二章： 1、精密度、准确度、精确度、误差、不确定度的意义、区别。 答：精密度高指偶然误差较小，测量数据比较集中，但系统误差大小不明确； 准确度高指系统误差较小，测量数据的平均值偏离真值较少； 精确度高指偶然误差和系统误差都比较小，测量数值集中在真值附近； 误差=测量结果-真值；不确定度用标准偏差表示。 2、朗伯辐射体的定义？有哪些主要特性？ 答：定义：辐射源各方向的辐亮度不变的辐射源。特性：自然界大多数物体的辐射特性，辐亮度与观察角度无关。 3、光谱响应度、积分响应度、量子效率、NEP、比探测率的定义、单位及物理意义。 答：灵敏度又叫响应度，定义为单位辐射度量产生的电信号量，记作R，电信号可以是电流，称为电流响应度；也可以是电压，称为电压响应度。对应不同辐射度量的响应度用下标来表示。辐射度量测量中，测不同的辐射度量，应当用不同的响应度。 对辐射通量的电流响应度(AW-1 ) 对辐照度的电流响应度(AW-1 m 2 ) E 对辐亮度的电流响应度(AW-1 m 2 Sr)L 量子效率：在单色辐射作用于光电器件时，单位时间产生的的光电子数与入射的光子数之比，为光电器件的量子效率。 NEP：信噪比等于1时所需要的最小输入光信号的功率。单位：W。物理意义：反映探测器理论探测能力的重要指标。 比探测率：定义；物理意义：用单位探测系统带宽和单位探测器面积的噪声电流来衡量探测器的探测能力。 第三章： 1、光源的分类及各种光源的典型例子；相干光源和非相关光源包括哪些？ 答：按照光波在时间、空间上的相位特征，一般将光源分成相干光源和非相干光源；按发光机理可分为：热辐射光源，常用的有：太阳、黑体源、白炽灯，典型军事目标辐射；气体辐射光源，广泛用作摄影光源；固体辐射光源，用于数码、字符和矩阵的显示；激光光源，应用：激光器。相干光源：激光；非相关光源：普通光源。 2、对一个光电检测系统的光源通常都有哪方面要求？ 答：1.波长（光谱）特性2.发光强度（光功率）3.光源稳定性（强度、波长） 3、辐射效率和发光效率的概念及意义 答：在给定λ1～λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需比，称为该辐射源在规定光谱范围内的辐射效率；某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功/率之比，就是该光源的发光效率。 4、色温，配光曲线的概念及意义 答：色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的
硅光电二极管的光谱响应测量及其响应时间研究
Modern Physics 现代物理, 2020, 10(5), 73-78 Published Online September 2020 in Hans. https://www.docsj.com/doc/c917689800.html,/journal/mp https://https://www.docsj.com/doc/c917689800.html,/10.12677/mp.2020.105008 硅光电二极管的光谱响应测量及其响应 时间研究 曾丽娜，李林*，李再金，杨红，李功捷，赵志斌，李志波，乔忠良，曲轶，刘国军 海南师范大学，物理与电子工程学院，海南省激光技术与光电功能材料重点实验室，海南海口 收稿日期：2020年8月11日；录用日期：2020年8月27日；发布日期：2020年9月3日 摘要 在气流和温度稳定，卤素灯照明为背景光的环境下，当硅光电二极管未达到最大响应时测量了硅光电二极管对入射光波长为400 nm至1050 nm的光谱响应。分析了硅光电二极管的光谱响应的影响条件和硅光电二极管的光谱响应规律。在测光电路中采用不同的负载电阻和偏置电压测试硅光电二极管的响应时间，解释了硅光电二极管的物理特性。 关键词 硅光电二极管，光谱响应，时间响应 Study on Measurement of Spectral Response and Response Time of Silicon Photodiodes Lina Zeng, Lin Li*, Zaijin Li, Hong Yang, Gongjie Li, Zhibin Zhao, Zhibo Li, Zhongliang Qiao, Yi Qu, Guojun Liu Key Laboratory of Laser Technology and Optoelectronic Functional Materials of Hainan Province, College of Physics and Electronic Engineering, Hainan Normal University, Haikou Hainan Received: Aug. 11th, 2020; accepted: Aug. 27th, 2020; published: Sep. 3rd, 2020 Abstract The spectral response of Silicon photodiodes with incident light wavelengths of 400 nm to 1050 nm is measured when Silicon photodiodes do not reach maximum response in the background *通讯作者。
光电探测器光谱响应度和响应时间的测量(刘1)
光电探测器光谱响应度的测量 光谱响应度是光电探测器的基本性能之一，它表征了光电探测器对不同波长入射辐射的响应。通常热探测器的光谱响应比较平坦，而光子探测器的光谱响应却具有明显的选择性。一般情况下，以波长为横坐标，以探测器接受到的等能量单色辐射所产生的电信号的相对大小为纵坐标，绘出光电探测器的相对光谱响应曲线。典型的光子探测器和热探测器的光谱响应曲线如图1－1所示。 一、实验目的 （1）加深对光谱响应概念的理解； （2）掌握光谱响应的测试方法； （3）熟悉热释电探测器和硅光电二极管的使用。 二、实验内容 （1）用热释电探测器测量钨丝灯的光谱辐射特性曲线； （2）用比较法测量硅光电二极管的光谱响应曲线。 三、基本原理 光谱响应度是光电探测器对单色入射辐射的响应能力。电压光谱响应度()λV ?定义为在波长为λ的单位入射辐射功率的照射下，光电探测器输出的信号电压，用公式表示，则为 ()()() λλλP V V = ? （1－1） 而光电探测器在波长为λ的单位入射辐射功率的作用下，其所输出的光电流叫做探测器的电流光谱响应度，用下式表示 ()()() λλλP I i = ? （1－2） 式中， P (λ)为波长为λ时的入射光功率；V (λ)为光电探测器在入射光功率P (λ)作用下的输出信号电压；I (λ)则为输出用电流表示的输出信号电流。为简写起见，()λV ?和()λi ?均可以用()λ?表示。但在具体计算时应区分()λV ?和()λi ?，显然，二者具有不同的单位。 通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射，然后测量在各种波长辐射照射下光电探测器输出的电信号V (λ)。然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率P (λ)需要利用参考探测器（基准探测器）。即使用一个光谱响应度为()λf ? 的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。由参考探 测器的电信号输出（例如为电压信号）()λf V 可得单色辐射功率()()()λλλ?=f V P ，再通过（1－1）式计算即可得到待测探测器的光谱响应度。 本实验采用图1－2所示的实验装置。用单色仪对钨丝灯辐射进行分光，得到单色光功率P (λ)。 图1－2 光谱响应测试装置图 这里用响应度和波长无关的热释电探测器作参考探测器，测得P (λ)入射时的输出电压为()λf V 。若用 f ?表示热释电探测器的响应度，则显然有
光谱响应解读
太阳能电池的光谱灵敏度是短路光谱电流密度与光谱福照度的比值 光谱响应 (1)指光阴极量子效率与入射波长之间的关系. (2)光谱响应表示不同波长的光子产生电子-空穴对的能力。定量地说，太阳电池的光谱响应就是当某一波长的光照射在电池表面上时，每一光子平均所能收集到的载流子数。太阳电池的光谱响应又分为绝对光谱响应和相对光谱响应。各种波长的单位辐射光能或对应的光子入射到太阳电池上，将产生不同的短路电流，按波长的分布求得其对应的短路电流变化曲线称为太阳电池的绝对光谱响应。如果每一波长以一定等量的辐射光能或等光子数入射到太阳电池上，所产生的短路电流与其中最大短路电流比较，按波长的分布求得其比值变化曲线，这就是该太阳电池的相对光谱响应。但是，无论是绝对还是相对光谱响应，光谱响应曲线峰值越高，越平坦，对应电池的短路电流密度就越大，效率也越高。 (3)太阳电池并不能把任何一种光都同样地转换成电。例如：通常红光转变为电的比例与蓝光转变为电的比例是不同的。由于光的颜色（波长）不同，转变为电的比例也不同，这种特性称为光谱响应特性。光谱响应特性的测量是用一定强度的单色光照射太阳电池，测量此时电池的短路电流，然后依次改变单色光的波长，再重复测量以得到在各个波长下的短路电流，即反映了电池的光谱响应特性。 (4)光谱响应特性与太阳电池的应用：从太阳电池的应用角度来说，太阳电池的光谱响应特性与光源的辐射光谱特性相匹配是非常重要的，这样可以更充分地利用光能和提高太阳电池的光电转换效率。例如，有的电池在太阳光照射下能确定转换效率，但在荧光灯这样的室内光源下就无法得到有效的光电转换。不同的太阳电池与不同的光源的匹配程度是不一样的。而光强和光谱的不同，会引起太阳能电池输出的变动。[1] 什么是光谱响应 悬赏分：0 | 解决时间：2010-11-4 00:08 | 提问者：匿名 什么是光谱响应 最佳答案 光谱响应指光阴极量子效率与入射波长之间的关系 光谱响应表示不同波长的光子产生电子-空穴对的能力。定量地说，太阳电池的光谱响应就是当某一波长的光照射在电池表面上时，每一光子平均所能收集到的载流子数。太阳电池的光谱响应又分为绝对光谱响应和相对光谱响应。各种波长的单位辐射光能或对应的光子入射到太阳电池上，将产生不同的短路电流，按波长的分布求得其对应的短路电流变化曲线称为太阳电池的绝对光谱响应。如果每一波长以一定等量的辐射光能或等光子数入射到太阳电池上，所产生的短路电流与其中最大短路电流比较，按波长的分布求得其比值变化曲线，这就是该太阳电池的相对光谱响应。但是，无论是绝对还是相对光谱响应，光谱响应曲线峰值越高，越平坦，对应电池的短路电流密度就越大，效率也越高。
光电探测器
一`光电探测器 第一节 光辐射探测器的主要指标 光信号的探测是光谱测量中的重要一环，在不同的场合和针对不同的目的所采用的探测器也不同，最重要的考虑是探测器的应用波长范围、探测灵敏度以及响应时间。光探测器是将光辐射能转变为另一种便于测量的物理量的器件，它的门类繁多，一般来说可以按照在探测器上所产生的物理效应，分成光热探测器、光电探测器和光压探测器，光压探测器使用得很少。本章将着重介绍光谱学测量中常用的探测器。 光热探测器是探测元件吸收光辐射后引起温度的变化，例如光能被固体晶格振动吸收引起固体的温度升高，因此对光能的测量可以转变为对温度变化的测量。这种探测器的主要特点是：具有较宽的光波长响应范围，但时间响应较慢，测量灵敏度相对也低一些，经常用于光功率或光能量的测量。 光电探测器是将光辐射能转变为电流或电压信号进行测量，是最常使用的光信号探测器。它的主要特点是：探测灵敏度高，时间响应快，可以对光辐射功率的瞬时变化进行测量，但它具有明显的光波长选择特性。光电探测器又分内光电效应器件和外光电效应器件，内光电效应是通过光与探测器靶面固体材料的相互作用，引起材料内电子运动状态的变化，进而引起材料电学性质的变化。例如半导体材料吸收光辐射产生光生载流子，引起半导体的电导率发生变化，这种现象称为光电导效应，所对应的器件称为光导器件；又如半导体PN 结在光辐照下，产生光生电动势，称为光生伏特效应，利用这种效应制成的器件称为光伏效应器件。 外光电效应器件是依据爱因斯坦的光电效应定律，探测器材料吸收辐射光能使材料内的束縛电子克服逸出功成为自由电子发射出来。 P k E h E -=ν ---------------------------------- (2.1-1) 上式中 νh 是入射光子的能量，E p 是探测器材料的功函数，即光电子的逸出功，E k 是光电子离开探测器表面的动能。这种探测器有一个截止频率和截止波长C ν和C λ： h p E c = ν , () ()nm eV E E hC p p C 1240= = λ --------(2.1-2)
光电探测器响应时间实验研究-毕业设计论文
光电探测器响应时间实验研究 摘要 近几十年来，光电探测器在光通信、国防探测、信号处理、传感系统和测量系统等高精尖科技领域得到广泛的应用，在信息为导向的时代，时间就是生命，提高速度的需求日益紧迫，提高光电探测器响应速度的努力几乎从诞生它的一刻起就没停止过。本实验主要研究光敏电阻和光电二极管的响应时间。理论分析先从光敏电阻的光谱响应特性、照度伏安特性、频率响应、温度特性和前历效应来考察它的工作影响因素，确定光敏电阻响应时间与其入射光的照度、所加电压、负载电阻及照度变化前电阻所经历的时间的关系。从光电二极管的模型分析，我们知道光电二极管的响应时间有三个方面决定：①光生载流子在耗尽层附近的扩散时间；②光生载流子在耗尽层内的漂移时间；③与负载电阻并联的结电容所决定的电路时间常数。文中将详细分析计算对比三个时间的数量级，以确定提高响应速度的最有效途径，并提出改善光电二极管的有效方法和PIN模型。实验研究时，采用近似脉冲的光源，经探测器的输出信号输入快速响应的CS-1022型示波器，在示波器上直接读出响应时间，分析实验结果，得出影响探测器响应时间的因素。 关键词：光电探测器，响应时间，半导体，影响因素
Abstract In recent decades, photoelectric detectors have been widely used in high-tech areas such as optical communications, national defense detection and signal processing, sensing system and measurement system .in the era which leaded by information, time is life. Improving speed increasingly is urgent needs of photoelectric detector. To improve the response speed, effort haven't been stopped from birth to its moment. This experiment mainly researchs photoconductive resistance and photoelectric diode response time. The theoretical analysis studys photoconductive resistance properties, intensity of illumination volt-ampere characteristics, frequency response and temperature characteristic and former calendar effect to examine its working influence factors, and find out the influencing factors between photoconductive resistance response time and incident light intensity of illumination, voltage, load resistance and the time experienced before intensity of illumination change. From the model analysis of the photoelectric diode, we know that the response time of the photoelectric diode has three aspects: (1) The diffusion time of photon-generated carrier near depletion layer.(2) The drift time of photon-generated carrier in depletion layer .(3) The constant of the circuit decided by junction capacitor which parallel with the load resistance . The detailed analysis and calculation of the order of magnitude of three time will be contrasted to determine the effective ways to improve photoelectric diode’s reaction speed,and the effective PIN model.In the experimental study, we use a pulse generator as light source, and the detector pulse output signal input quick response CS - 1022 type scillograph. So we can read direct response time in oscilloscope directly, then analyze the results, find out the factors which affect the probe response time. Key word:Photoelectric detector, response time, semiconductor, influencing factors
光谱用光电探测器介绍
光谱用光电探测器介绍 -卓立汉光公司----(转载请注明出处） 光探测器按照工作原理和结构，通常分为光电探测器和热电探测器，其中光电探测器包括真空光电器件（光电倍增管等）和固体光电探测器（光电二极管、光导探测器、CCD等）。 ● 光电倍增管（PHOTOMULTIPLIER TUBES，PMT） 光电倍增管（PMT）是一种具有极高灵敏度的光探测器件，同时还有快速响应、低噪声、大面积阴极（光敏面）等特点。 典型的光电倍增管，在其真空管中，包括光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极和电子收集极（阳极）的器件。当光照射光阴极，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，通过进一步的二次发射得到倍增放大；放大后的电子被阳极收集作为信号输出（模拟信号输出）。因为采用了二次发射倍增系统，光电倍增管在可以探测到紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器件中具有极高的灵敏度和极低的噪声。 从接受入射光方式上来分，光电倍增管有侧窗型（Side-on）和端窗型（Head-on）两种结构。 侧窗型的光电倍增管，从玻璃壳的侧面接收入射光，而端窗型光电倍增管是从玻璃壳的顶部接收入射光。通常情况下，侧窗型光电倍增管价格较便宜，并在分光光度计和通常的光度测定方面有广泛的使用。大部分的侧窗型光电倍增管使用了不透明光阴极（反射式光阴极）和环形聚焦型电子倍增极结构，这使其在较低的工作电压下具有较高的灵敏度。 端窗型（也称作顶窗型）光电倍增管在其入射窗的内表面上沉积了半透明光阴极（透过式光阴极），使其具有优于侧窗型的均匀性。端窗型光电倍增管的特点还包括它拥有从更大面积的光敏面（几十平方毫米到几百平方厘米的光阴极）。端窗型光电倍增管中还有针对高能物理实验用的，可以广角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗的光电倍增管。 由于外加电压的变化会引起光电倍增管增益的变化，对输出的影响很大，因此对供给光电倍增管的工作电源电压要求较高，必须有极好的稳定性。卓立汉光的HVC系列高压稳压电源，其稳定性能达到±0.03%/h，非常适合作为光电倍增管高压电源。 同时需要注意的是，由于光电倍增管增益很大，一般情况不允许加高压时暴露在日光下测量可见光，以免造成损坏，作为光探测器使用时，需要将光电倍增管进行密封。卓立汉光所提供的光电倍增管封装严格按照要求进行封装，保证客户的正常安全使用。 另外，光电倍增管受温度影响很大，降低光电倍增管的使用环境温度可以减少热电子发射，从而降低暗电流。特别是在使用长波（近红外波段，俗称红敏）光电倍增管时，应当严格控制光电倍增管的环境温度。此外，大多数的光电倍增管会受到磁场的影响。磁场会使电子脱离预定轨道而造成增益的减少。因而影响到光电倍增管的工作效率。因此，光电倍增管的封装要特别注意进行电磁屏蔽；卓立汉光提供的光电倍增管均进行了有效地电磁屏蔽。 ● 光电二极管（Photodiode） 光电二极管的工作原理主要基于光生伏特效应。 光生伏特效应是半导体材料吸收光能后，在PN结上产生电动势的效应。 ● 光电导探测器（Photoconductive Detector） 光电导探测器是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器件。 所谓光电导效应，是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。 通常，凡禁带宽度合适的半导体材料都具有光电效应。但是制造实用性器件还要考虑性能、工艺、价格等因素。常用的光电导探测器材料在射线和可见光波段有：CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge等;在近红外波段有：PbS、PbSe、InSb、Hg0.75Cd0.25Te等;在长于8μm 波段有:Hg1-xCdxTe、PbxSn1-x、Te、Si掺杂、Ge掺杂等；CdS、CdSe、PbS等材料可以由多晶薄膜形式制成光电导探测器。 可见光波段的光电导探测器极少用于光谱探测，通常称为光敏电阻。故卓立汉光采用的可见光波段的光探测器通常为PMT和光电二极管。 红外波段的光电导探测器PbS、Hg1-xCdxTe 的常用响应波段在1～3μm、3～5μm、8～14μm三个大气透过窗口。由于它们的禁带宽度很窄，因此在室温下，热激发足以使导带中有大量的自由载流子，这就大大降低了对辐射的灵敏度。响应波长越长的光，电导体这种情况越显著，其中1～3μm波段的探测器可以在室温工作（灵敏度略有下降）。3～5μm波段的探测器分三种情况：1、‘在室温下工作，但灵敏度大大下降，探测度一般只有1～7×108cm·Hz/W；2、热电致冷温度下工作(约-60℃)，探测度约为109 cm·Hz/W；3、77K或更
光谱用光电探测器介绍_百度文库解析
光谱用光电探测器介绍(卓立汉光 光探测器按照工作原理和结构，通常分为光电探测器和热电探测器，其中光电探测器包括真空光电器件(光电倍增管等和固体光电探测器(光电二极管、光导探测器、CCD 等。 ● 光电倍增管(PHOTOMULTIPLIER TUBES，PMT 光电倍增管(PMT是一种具有极高灵敏度的光探测器件，同时还有快速响应、低噪声、大面积阴极(光敏面等特点。 典型的光电倍增管，在其真空管中，包括光电发射阴极(光阴极和聚焦电极、电子倍增极和电子收集极(阳极的器件。当光照射光阴极，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，通过进一步的二次发射得到倍增放大；放大后的电子被阳极收集作为信号输出(模拟信号输出。因为采用了二次发射倍增系统，光电倍增管在可以探测到紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器件中具有极高的灵敏度和极低的噪声。 从接受入射光方式上来分，光电倍增管有侧窗型(Side-on和端窗型(Head-on两种结构。 侧窗型的光电倍增管，从玻璃壳的侧面接收入射光，而端窗型光电倍增管是从玻璃壳的顶部接收入射光。通常情况下，侧窗型光电倍增管价格较便宜，并在分光光度计和通常的光度测定方面有广泛的使用。大部分的侧窗型光电倍增管使用了不透明光阴极(反射式光阴极和环形聚焦型电子倍增极结构，这使其在较低的工作电压下具有较高的灵敏度。 端窗型(也称作顶窗型光电倍增管在其入射窗的内表面上沉积了半透明光阴极(透过式光阴极，使其具有优于侧窗型的均匀性。端窗型光电倍增管的特点还包括它拥有从更大面积的光敏面(几十平方毫米到几百平方厘米的光阴极。端窗型光电倍增管中还有针对高能物理实验用的，可以广角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗的光电倍增管。
硅光电探测器光谱响应度测量标准装置
硅光电探测器光谱响应度测量标准装置 张建民林延东邵晶樊其明 (中国计量科学研究院，北京100013) 摘要本文介绍了硅光电探测器光谱响应度测量的原理和装置，描述了相对和绝对光谱响应度标定方法，详细分析了引起标定误差的因素和误差合成，简要分析了国际比对结果。本装置的波长范围为300～1000nm，相对光谱响应的不确定度(1σ)为0.21%～0.86%，绝对光谱响应的不确定度(1σ)为0.25%～0.87%。 关键词：光电探测器相对光谱响应度绝对光谱响应度 硅半导体材料和硅光电器件工艺的发展，使硅光电探测器的灵敏度、温度系数、表面均匀性和稳定性等都达到了相当完善的程度。它已经在光学测量方面成为普遍采用的传感器，在光度、色度、光谱辐射和激光辐射等精密光学测量领域尤其受到重视。几乎在所有的测量中均要求精确测定它的光谱响应度，因此，建立硅光电探测器的光谱响应度测量标准装置是十分必要的〔1，2〕。 1 测量原理 光电探测器的光谱响应度分为绝对的和相对的两类〔3〕。绝对光谱响应度又分为辐通量响应度和辐照度响应度。 绝对光谱辐通量响应度定义为：在规定的波长λ上，光电探测器输出的短路电流I(λ)与入射到该探测器的辐通量(功率)之比： (λ)定义为：在规定的波长λ上，光电探测器输绝对光谱辐照度响应度R E 出的短路电流I(λ)与照射到该探测器表面的辐照度E(λ)之比： 相对光谱响应度R(λ)系指绝对光谱响应度在某一特定波长λ 上进行归一 化的光谱响应度： 硅光电探测器光谱响应度的测量和标定分两步进行：首先，在光谱响应度标准装置上，通过与无光谱选择性参考探测器的比较，标定相对光谱响应度；然后
太阳能电池(光电材料)IPCEQE量子效率光谱响应测试系统
太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统 太阳能电池测试行业长期的经验，使得我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统始终处于行业领先位置。符合IEC, JIS, ASTM标准规定，我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统具有很高的稳定性和重复性。 作为光伏器件厂商和科研工作者，为了获得高效的产品，就需要一套高性能太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统来帮助完成产品改进。我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统可以出色的完成测试太阳能电池（光电材料）的IPCE/QE/量子效率/光谱响应，进而帮助厂商和科研工作者分析改进太阳能电池加工制造材料和工艺等。 目前，石油、天然气等不可再生能源价格的居高不下，使得人类对太阳能电池（光电材料）的研究开发进入了一个新的阶段，国内很多实验室和科研院校也都加紧了对太阳能电池材料（光电材料）的研究和开发。 太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试作为太阳能电池（光电材料）研究开发的一个环节，至关重要，需要专业的测试系统来完成。针对当前人们对太阳能电池材料（光电材料）的研究和开发，以及太阳能电池（光电材料）研究人员搭建太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统的耗时耗力，我公司特推出太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统，并已在很多太阳能电池材料（光电材料）研究、测试实验室广泛使用。 一、我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统的优势： 1. 技术服务全面 我公司始终把客户需求摆在首要位置，针对客户特殊需求量身定做，为客户提供全套解决方案，终身提供技术服务，为客户节省了搭建太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统所消耗的时间和人力物力，同时也得到了客户的一致好评。 2. 针对性强 凭借雄厚的光电技术知识和行业经验，针对不同类型的太阳能电池（光电材料）以及客户对测试系统的不同需求，我公司对太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统也做出了相应的调整，以达到较好的测试效果。目前，针对硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、多元化合物为材料的太阳能电池、功能高分子材料制备的大阳能电池、纳米晶太阳能电池等不同的太阳能电池，我公司也都搭建了不同的测试系统。 3. 性价比高 我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统采用国外知名公司仪器集成，信噪比高，性能稳定，技术先进，对太阳能电池（光电材料）的IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试过程实现自动化，过程简单方便，测试结果在行业内也会具有一定的权威性和说服力。同时，我公司推出的整套太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统具有很高的性价比。 4. 成熟的太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统 凭借测试系统的高性价比以及全面的技术服务，我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统已在国内很多单位的实验室投入使用，包括清华大学等知名大学、国家权威的太阳能计量单位、中国科学院等研究机构以及众多的太阳能相关企业，经过大量客户对我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统的使用，证明了我公司的太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统的成熟。 二、太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统简介 该系统可以测试各种光电器件，包括p-n节和染料敏化太阳能电池（DSSCs）。 系统中包括光源，单色仪，滤光片，和光学模块，用以在光电器件上形成辐射，同时一个偏置光也会被加
光谱仪,光谱响应,辐射量,辐照度,辐射亮度,辐射率,光栅,辐射计
光谱仪简介 光谱仪( Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线，。阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光)，但若通过光谱仪将阳光分解，按波长排列，可见光只占光谱中很小的范围，其余都是肉眼无法分辨的光谱，如红外线、微波、紫外线、X射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影，或电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中。 将复色光分离成光谱的光学仪器。光谱仪有多种类型，除在可见光波段使用的光谱仪外，还有红外光谱仪和紫外光谱仪。按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。按探测方法分，有直接用眼观察的分光镜，用感光片记录的摄谱仪，以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的光谱仪器，常与其他分析仪器配合使用。 图片 图中所示是三棱镜摄谱仪的基本结构。狭缝S与棱镜的主截面垂直，放置在透镜L的物方焦面内，感光片放置在透镜L的像方焦面内。用光源照明狭缝S，S的像成在感光片上成为光谱线，由于棱镜的色散作用，不同波长的谱线彼此分开，就得入射光的光谱。棱镜摄谱仪能观察的光谱范围决定于棱镜等光学元件对光谱的吸收。普通光学玻璃只适用于可见光波段，用石英可扩展到紫外区，在红外区一般使用氯化钠、溴化钾和氟化钙等晶体。目前普遍使用的反射式光栅光谱仪的光谱范围取决于光栅条纹的设计，可以具有较宽的光谱范围。 表征光谱仪基本特性的参量有光谱范围、色散率、带宽和分辨本领等。基于干涉原理设计的光谱仪（如法布里-珀罗干涉仪、傅立叶变换光谱仪）具有很高的色散率和分辨本领，常用于光谱精细结构的分析。 单色仪 科技名词定义 中文名称： 单色仪 英文名称： monochromator
光电探测器及应用
要正确选择光电探测器，首先要对探测器的原理和参数有所了解。 1.光电探测器 光电二极管和普通二极管一样，也是由PN结构成的半导体，也具有单方向导电性，但是在电路中它不作为整流元件，而是把光信号转变为电信号的光电传感器件。 普通二极管在反向电压工作时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相较大，以便接收入射光。光电二极管在反向电压工作下的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增加到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换为电信号，称为光电传感器件。 2.红外探测器 光电探测器的应用大多集中在红外波段，关于选择红外波段的原因在这里就不再冗余了，需要特别指出的是60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外辐射，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高好几个数量级。另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。 红外线根据波长可以分为近红外，中红外和远红外。近红外指波长为0.75—3微米的光波，中红是指3—20微米的光波，远红外是指20—1000微米的波段。但是由于大气对红外线的吸收，只留下三个重要的窗口区，即1—3,3—5和8—14可以让红外辐射通过。因为有这三个窗口，所以可以被应用到很多方面，比如红外夜视，热红外成像等方面。 红外探测器的分类： 按照工作原理可以分为：红外红外探测器，微波红外探测器，玻璃破碎红外测器，振动红外探测器，激光红外探测器，超声波红外探测器，磁控开关红外探测器，开关红外探测器，视频运动检测报警器，声音探测器等。 按照工作方式可以分为：主动式红外探测器和被动式红外探测器。 被动红外探测器是感应人体自身或外界发出的红外线的。主动式红外探测器一般为对射，红外栅栏等，是探测器本身发射红外线。 按照探测范围可以分为：点控红外探测器，线控红外探测器，面控红外探测器，空间防范红外探测器。 点源是探测元是一个点。用于测试温度，气体分析和光谱分析等 线阵是几个点排成一条线。用于光谱分析等 面阵是把很多个点源放在仪器上形成一个面。主要用于成像。 四象限是把一个点源分成四个象限。用于定位和跟踪。
光电探测器(光电二极管)
光电探测器(光电二极管) 本文介绍了光电与系统的组成，阐述了光电二极管的分类及原理，本文着重介绍了pn 光电二极管，及其结构原理。 1引言 自年第一台红宝石激光器问世以来,古老的光学发生了革命性的变化与此同时,电子学也突飞猛进地向前发展.光学和电子学紧密联合形成了光电子学这一崭新的学科.由此发展起来的光电子高新技术, 已深入到人们生活的各个领域, 从光纤通信, 镭射唱盘到海湾战争中的现代化武器, 都和光电子技术密切相关.而光电探测器则是光电子系统中不可缺少的重要器件.可以毫不夸大地说, 没有光电探测器件, 就没有今天的光电子学系统 2工作原理 光电探测器的机理是光电效应原理，光电效应有三种：光电导效应，光生伏特效应，光电子发射效应。 光电导效应：在光照下，半导体吸收光子能量后，载流子的浓度增大，使材料的电导率增大，电阻率减小。 光生伏特效应：在光照下，p-n 结的两端产生电势差，当材料短接时能得到短路电流。 光电子发射效应：金属或半导体受光照射，如果光子能量足够大，可以使电子从材料表面逸出，成为真空中的自由电子。 利用这三种效应制作的光电探测器称为光子探测器。 除光子探测器外，光电探测器还有热探测器，其机理是材料因吸收光辐射能量使其自身温度升高，从而改变它的电学性能。 光电探测器的分类： 2.1．pn 光电二极管 2.1.1、空间电荷区 考虑两块半导体晶体，n 型和p 型。 n 型：电子很多而空穴很少；p 型: 空穴很多而电子很少。 单独的n 型和p 型半导体是电中性的。 光电二极管 pin 光电二极管 雪崩光电二极管 光电三极管 光电池 光敏电阻 光电倍增管 热释电探测器 热敏电阻 热电偶 气动管
光电探测器综述(PD)
光电探测器综述 摘要：近年来，围绕着光电系统开展了各种关键技术研究，以实现具有高集成度、高性能、低功耗和低成本的光电探测器（Photodetector）及光电 集成电路（OEIC）已成为新的重大挑战。尤其是具有高响应速度，高 量子效率和低暗电流的高性能光电探测器，不仅是光通信技术发展的需 要，也是实现硅基光电集成的需要，具有很高的研究价值。本文综述了 近十年来光电探测器在不同特性方向的研究进展及未来几年的发展方 向，对其的结构、相关工艺和制造的研究具有很重要的现实意义。 关键词：光电探测器，Si ,CMOS Abstrac t: In recent years, around the photoelectric system to carry out the study of all kinds of key technologies, in order to realize high integration, high performance, low power consumption and low cost of photoelectric detector (Photodetector) and optoelectronic integrated circuit (OEIC) has become a major new challenge. Especially high response speed ，high quantum efficiency, and low dark current high-performance photodetector, is not only the needs for development of optical communication technology, but also realize the needs for silicon-based optoelectronic integrated,has the very high research value.This paper reviews the development of different characteristics and results of photodetector for the past decade, and
光谱用光电探测器介绍解析
光谱用光电探测器介绍(卓立汉光) 光探测器按照工作原理和结构，通常分为光电探测器和热电探测器，其中光电探测器包括真空光电器件(光电倍增管等)和固体光电探测器(光电二极管、光导探测器、CCD等)。 ● 光电倍增管(PHOTOMULTIPLIER TUBES，PMT) 光电倍增管(PMT)是一种具有极高灵敏度的光探测器件，同时还有快速响应、低噪声、大面积阴极(光敏面)等特点。 典型的光电倍增管，在其真空管中，包括光电发射阴极(光阴极)和聚焦电极、电子倍增极和电子收集极(阳极)的器件。当光照射光阴极，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，通过进一步的二次发射得到倍增放大；放大后的电子被阳极收集作为信号输出(模拟信号输出)。因为采用了二次发射倍增系统，光电倍增管在可以探测到紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器件中具有极高的灵敏度和极低的噪声。 从接受入射光方式上来分，光电倍增管有侧窗型(Side-on)和端窗型(Head-on)两种结构。 侧窗型的光电倍增管，从玻璃壳的侧面接收入射光，而端窗型光电倍增管是从玻璃壳的顶部接收入射光。通常情况下，侧窗型光电倍增管价格较便宜，并在分光光度计和通常的光度测定方面有广泛的使用。大部分的侧窗型光电倍增管使用了不透明光阴极(反射式光阴极)和环形聚焦型电子倍增极结构，这使其在较低的工作电压下具有较高的灵敏度。 端窗型(也称作顶窗型)光电倍增管在其入射窗的内表面上沉积了半透明光阴极(透过式光阴极)，使其具有优于侧窗型的均匀性。端窗型光电倍增管的特点还包括它拥有从更大面积的光敏面(几十平方毫米到几百平方厘米的光阴极)。端窗型光电倍增管中还有针对高能物理实验用的，可以广角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗的光电倍增管。 由于外加电压的变化会引起光电倍增管增益的变化，对输出的影响很大，因此对供给光电倍增管的工作电源电压要求较高，必须有极好的稳定性。卓立汉光的HVC系列高压稳压电源，其稳定性能达到±0.03%/h，非常适合作为光电倍增管高压电源。 同时需要注意的是，由于光电倍增管增益很大，一般情况不允许加高压时暴露在日光下测量可见光，以免造成损坏，作为光探测器使用时，需要将光电倍增管进行密封。卓立汉光所提供的光电倍增管封装严格按照要求进行封装，保证客户的正常安全使用。 另外，光电倍增管受温度影响很大，降低光电倍增管的使用环境温度可以减少热电子发射，从而降低暗电流。特别是在使用长波(近红外波段，俗称红敏)光