光电检测技术特点:①便于数字化和智能化②检测精度高,速度快③非接触式检测④遥测遥
控。
光电检测系统组成框图:辐射源-光学系统-光电系统-电子学系统-计算机系统。
光电检测技术:采用不同的手段和方法获取信息,运用光电技术的方法来检验和处理信息,
从而实现各种几何量和物理量的测量。
光电效应:因光照而引起物体电学特性的改变的现象。内光电效应:被光激发所产生的载流
子仍在物质内部运动,是物质的电导率发生变化或产生光生电动势的现象。外光电效应:被
光激发产生的电视逸出物质表面,形成真空中的电子的现象。
半导体对光的吸收:本征吸收,杂质吸收,激子吸收,自由载流子吸收,晶格吸收。
能引起光电效应的有:本征吸收和杂质吸收
由半导体价带电子吸收光子能量跃迁入导带产生电子-空穴的现象为本征吸收。
光电导效应:半导体受光照后,其内部产生光生载流子,是半导体中载流子数量显著增加而
电阻减小的现象。
光敏电阻:具有光电导材料制成的随入射光度量变化的器件。原理:在两端加上电压,有电
流通过,改变光度量,电流改变,说明电阻随光度量变化。分类:本征半导体光敏电阻,杂
质型半导体光敏电阻。
光敏电阻的基本特性:①光电特性:随光度量变化电导变化越大越灵敏②伏安特性③温度特
性:光电导随温度升高而下降光电响应特性受温度影响大④时间响应:比其他光电器件差,
频率响应低,具有特殊性⑤噪声特性⑥光谱响应:电流灵敏度与波长的关系
光敏电阻优点:①灵敏度高②工作电流大③光谱响应范围宽④非线性动态范围与所测光强范
围宽⑤无极性而使用方便⑥寿命长价格低。缺点:①响应时间长②频率特性差③强光线性差
④受温度影响大。
光敏二极管:工作原理:PN 结中原子产生本征吸收,激发原子—空穴对,在电场作用下,
形成反向的电流。
光电二极管特性参数:①光谱响应②频率响应③时间响应④噪声⑤温度特性
PIN 光敏二极管的结构:分三层,即 P 型半导体和 N 型半导体之间夹着较厚的本征半导体 I
层,它是用高阻 N 型硅片做 I 层,然后把它的两面分别作 N+和 P+杂质扩散,在两面制成欧
姆接触而得到 PIN 光电二极管。原理:层很厚,对光的吸收系数很小,入射光很容易进入
材料内部被充分吸收而产生大量的电子-空穴对,大幅度提供了光电转换效率,使灵敏度很
高,两侧 P 层和 N 层很薄,吸收入射光的比例小,I 层几乎占据整个耗尽层,提高了响应速
度。
I 层的作用:①I 层承受着极大部分的外加电压,使耗尽区增大,提高了量子效率和灵敏度②
使击穿电压不再受到基体材料的限制,可选择低电阻率的基体材料,是线性输出范围变宽,
减少了串联电阻和时间常数③减少了或根本不存在少数载流子通过扩散区的扩散时间,提高
了响应速度④反偏下,耗尽层较无 I 层时要大得多,使结电容下降,提高频率响应。
雪崩光电二极管原理:在光敏二极管的 PN 结上加相当大的反向偏压时,在结区产生一个很
强的电场,使进入场区的光生载流子获得足够的能量,在与原子碰撞时可使原子电离,而产
生新的电子-空穴对,只要电场足够强就能继续下去,PN 结内电流急剧增加,达到载流子的
雪崩倍增。
雪崩二极管特点:优点:电流增益大,响应快,灵敏度高,频率宽。缺点:噪声大,工艺要
求高,受温度影响大。
PIN 与雪崩比较:PIN 型提高了响应时间,但是未能提高灵敏度,雪崩型提高了灵敏度。
雪崩与光电倍增管的区别:①光电倍增管中光入射到光电阴极产生电子发射,在电场和电子
光学系统的作用后会聚加速到倍增极上,经 N 极倍增,电子被放大 N 次,多用于快速精密