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光电探测器技术

可见光探测

可见光CCD 和CMOS 成像器由于其体积小、重量轻、功耗低、寿命长、可靠和耐冲击等诸多特点，现在已广泛用于军事遥感、侦察、飞机导航、和的制导等现代军事装备中。民用也极其广泛，如保安、监控、可视门铃、视频电子邮件、可视电话、视频会议、数码相机以及***和生物科学实验记录等都在使用CCD 和CMOS 成像器。

现代可见光成像器已是数字化的，可以保存在软盘、硬盘和光盘中，再用计算机阅读、显示和打印出来。这种图像还可以修补、剪贴和远距离传输，这也是现代通讯的主要内容之一。

***的图像传感器的基本指标是清晰度（光敏元数）、灵敏度（量子效率）、动态范围（满阱电荷数）、信噪比（暗电流等噪声源）等，并与实用中常碰到的光学孔径、拖影、光晕、闪烁、图像滞后等图像性质有关，因此现代的***技术都是在为进一步提高这些基本指标和改善上述的图像性质而努力。

光电探测器的性能比较

①光电探测器动态特性(即频率响应与时间响应)方面，以光电倍增管和光电二极管(尤其是PIN管与雪崩管)为较好;

②光电探测器光电特性(即线性)方面，红外光电探测器生产厂家，以光电倍增管、光电二极管和光电池为较好;

③光电探测器灵敏度方面，200mhz光电探测器生产厂家，以光电倍增管、雪崩光电二极管、光敏电阻和光电三极管为较好。值得指出的是，灵敏度高不一定就是输出电流大，而输出电流大的器件有大面积光电池、光敏电阻、雪崩光电二极管和光电三极管;

④光电探测器外加偏置电压较低的是光电二极管、光电三极管，光电池不需外加偏置;

⑤光电探测器暗电流方面，光电倍增管和光电二极管较小，光电池不加偏置时无暗电流，加反向偏置后暗电流也比光电倍增管和光电二极管大;

⑥光电探测器长期工作的稳定性方面，以光电二极管、光电池为较好，其次是光电倍增管与光电三极管;

⑦光电探测器光谱响应方面，以光电倍增管和CdSe光敏电阻为较宽，但光电倍增管响应偏紫外方向，而光敏电阻响应偏红外方向。

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暗电流和噪声

光电流指在入射光照射下光电探测器所产生的光生电流，暗电流可以定义为没有光入射的情况下探测器存在的漏电流。其大小影响着光接收机的灵敏度大小，是探测器的主要指标之一。暗电流主要包括以下几种：

①耗尽区中边界的少子扩散电流;

②载流子的产生-复合电流，光电探测器生产厂家，通过在加工中消除硅材料的晶格缺陷，可以有效减小载流子的产生-复合电流，通常对于高纯度的单晶硅产生-复合电流可以降低到2*1011A/nm2 以下;

③表面泄漏电流，在制造工艺结束时，对芯片表面进行钝化处理，可以将表面漏电流降低到 1011A/nm2量级。当然，暗电流也受探测器工作温度和偏置电压的影响。探测器的暗电流与噪声是分不开的，通常光电探测器的噪声主要分为暗电流噪声、散粒噪声和热噪声：a暗电流噪声：对于一个光电探测器来讲，可接收的较小光功率是由探测器的暗电流决定的，所以减小探测器的暗电流能提高光接收机的灵敏度;b散粒噪声：当探测器接收入射光时，散粒噪声就产生于光子的产生-复合过程中。由于光生载流子的数量变化规律服从泊松统计分部，所以光生载流子的产生过程存在散粒噪声;c热噪声：由于导体中电子的随机运动会产生导体两端电压的波动，因此就会产生热噪声。光电探测器的电路模型中包含的电阻为其热噪声的主要来源。