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光电探测器工作原理

光电探测器的基本工作机理包括三个过程：(1)光生载流子在光照下产生;(2)载流子扩散或漂移形成电流;(3)光电流在放大电路中放大并转换为电压信号。当探测器表面有光照射时，如果材料禁带宽度小于入射光光子的能量即Eglt;hv，则价带电子可以跃迁到导带形成光电流。光电探测器半导体光电探测器是利用半导体材料的光电效应来接收和探测光信号的器件，它通过吸收光子产生电子-空穴对，从而在外电路产生与入射光强度成正比的光电流以方便测量入射光。

当光在半导体中传输时，光波的能量随着传播会逐渐衰减，其原因是光子在半导体中产生了吸收。半导体对光子的吸收的吸收为本征吸收，本征吸收分为直接跃迁和间接跃迁。通过测试半导体的本征吸收光谱除了可以得到半导体的禁带宽度等信息外，还可以用来分辨直接带隙半导体和间接带隙半导体。本征吸收导致材料的吸收系数通常比较高，由于半导体的能带结构所以半导体具有连续的吸收谱。从吸收谱可以看出，当本征吸收开始时，半导体的吸收谱有一明显的吸收边。但是对于硅材料，由于其是间接带隙材料，与三五族材料相比跃迁几率较低，因而只有非常小的吸收系数，同时导致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。直接带隙材料的吸收边比间接带隙材料陡峭很多，如图 画出了几种常用半导体材料(如 GaAs、InP、InAs、Si、Ge、GaP 等材料)的入射光波长和光吸收系数、渗透深度的关系。光生载流子的渡越时间在光生电流变化中表现为两部分：上升时间和下降时间。

光电探测器响应速度和反应带宽

??响应速度可以用光生载流子的渡越时间表示，载流子的渡越时间外在的频率响应的表现就是探测器的带宽。光生载流子的渡越时间在光生电流变化中表现为两部分：上升时间和下降时间。通常取上升时间和下降时间中的较大者衡量探测器的响应速度。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。决定探测器响应速度的因素主要有：

??⑴、耗尽区载流子渡越时间：载流子的渡越时间是影响探测器响应速度的因素，当耗尽区电场强度达到时， Wd 表示载流子的漂移速度，W表示耗尽区宽度，那么载流子的渡越时间为：

t=W/Vd

??⑵耗尽区外载流子扩散时间：载流子扩散的速度较慢，同时大多数产生于耗尽区之外的载流子的寿命非常短，复合发生速度快。所以扩散运动只对距离耗尽区范围较近的载流子才能通过扩散运动达到耗尽区中，并在电场中漂移产生光电流。2、热探测器热探测器的工作原理是光热效应，材料吸收光辐射后可以产生温差电效应、电阻率变化效应、自发极化强度的变化效应、气体体积和压强的变化效应等等，利用这些效应可制作各种热探测器。Dc表示载流子的扩散系数，d 表示扩散距离，

光电探测器

光电探测器是一种能够将光辐射转换成电量的一个器件，它利用这个特性可以进行显示及控制的功能。光探测器可以代替人眼，而且由于具有光谱响应范围宽的特点，光探测器亦是人眼的一个延伸。光电探测器利用被照射材料由于辐射的关系电导率发生改变的物理特点，它的用途比较广泛，主要应用在军事及国名经济的各个领域上。光电探测器的应用有哪些？光电探测器原理简介光电探测器是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。光电探测器在红外波段中的应用主要在红外热成像、制造及红外遥感等一些方面;在可见光或近红外波段中的应用主要在在工业自动控制、光度计量及射线测量和探测等方面。

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，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。现在广泛使用的光电探测器是利用光电效应工作的，光电效应分为两类：内光电效应和外光电效应。