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会计学
1
全光电子技术介
绍
5.1
光电导探测器的工作原理及电流分析
一、光生电流
的计算
材料
:
n
型半导体
V
A
:
外加电压
I
P
:光生电流
α
:光电导材料的吸收系数
R
:
表面反射率。
τ
0
:
载流子平均寿命。
P
:入射的光功率。
入射光沿
x
方向的变化为:
(
5.1.1
)
L
P
d
w
x
V
A
图
5.1
、光电导探测器模
型
第
1
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共
37
页
x
e
R
P
x
P
)
1
(
)
(
如果
n
(
x
)
表示在
x
处光生载流子浓度,在外加电场作用
下该处的漂移电流密度
J
(
x
)
为:
(
5.1.2
)
为光生载流子在外加电场作用下的漂移速度
在探测器收集极上光电流平均值为
假如探测器光敏面受均匀照射,电流平均值可以写成
(
5.1.4
)
:为电子迁移率。
(
5.1.3
)
光生载流子浓度计算:
在
x
处单位长度材料上吸收的光功率为
α
P
(
x
)
:
第
2
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)
(
)
(
x
en
x
J
L
V
E
A
n
n
/
n
A
d
A
d
P
w
dx
x
J
dA
x
J
I
)
(
)
(
d
A
d
A
d
P
dx
x
n
w
e
w
dx
x
en
w
dx
x
J
I
0
)
(
)
(
)
(
:在
x
处单位时间吸收的光子数
:
在
x
方向上单位长度体积内的被吸收的光子数
密度
,
由于
α
包含了量子效率在里面,因此也
等于单位时间、单位体积产生的光电子数。
:单位时间、单位体积内复合掉的光电子数。
平衡状态下产生的光电子数等于复合掉的光电子数,因此有
(
5.1.5
)
(
5.1.7
)
代入(
5.1.4
)式后得到光电流为
:
得到
第
3
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/
共
37
页
hv
x
P
)
(
Lhv
x
P
w
)
(
0
)
(
x
n
0
)
(
w
)
(
x
n
Lhv
x
P
x
e
R
P
x
P
)
1
(
)
(
L
hv
P
L
hv
x
P
x
n
e
x
w
R
)
-
(
1
w
)
(
)
(
0
0
计算量子效
:
I
p
:产生的实际光电流
;
I
p0
:入射光子全部被吸收所产生的光电流
当入射光全部被半导体材料吸收时,在平衡状态下有
(5.1.9)
(
5.1.8
)
其中
称为光电导探测器的内增益,
计算
I
p0
得到光生载流子浓度为
第
4
页
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共
37
页
/
L
d
)
(
0
d
G
0
p
P
o
e
I
I
K
K
)
1
(
)
1
(
)
1
)
(
/
(
)
1
(
)
1
(
)
(
0
0
0
0
d
d
d
d
x
P
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G
R
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P
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L
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R
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P
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R
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n
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I
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