光电子技术课件ppt5.ppt

光电子技术是一种涉及光与物质相互作用的技术，主要应用于光辐射的探测和转换。在第五章中，我们探讨了光辐射探测技术，主要包括光电探测器的物理效应、性能参数和噪声，以及各类光电探测器的特性。 光电探测器的物理效应是其工作的基础。光子效应是指光子与物质相互作用，使得物质内部电子的状态发生改变，表现为对特定光波频率的响应。这种效应响应速度快，适用于高速光信号的检测。光热效应则是探测器吸收光能转化为热能，导致温度升高，进而改变探测器的电学性质，但响应速度较慢。光电发射效应涉及到电子被光子激发跃出材料表面，其发射条件与光子能量和材料的功函数有关。光电导效应仅存在于半导体材料中，当光照射到半导体上，会生成非平衡载流子，增加半导体的电导。 光电导效应的描述中，载流子在电场作用下的漂移运动影响了半导体的电导率，光辐射可以增加半导体中的载流子数量，从而改变电导。在外电路中，这表现为光电流的产生。光电导体的电流增益是衡量光电效应转换效率的重要参数，它与半导体类型和光辐射强度有关。 光伏效应是另一种关键的光电效应，它需要内建势垒的存在，如PN结。在光照下，内建电场会分离电子空穴对，形成电荷堆积，产生开路电压，这就是光电池的工作原理。在不同偏置状态下，PN结的伏安特性会有所不同，例如零偏、正偏和反偏。 光热效应包括温差电效应和热释电效应，它们依赖于材料的温度变化来检测光辐射。其中，热释电效应与居里温度相关，是热电检测器件的基础。 光电转换定律描述了光功率与光电流之间的关系，探测器的量子效率是衡量其转换效率的关键指标。根据探测器的响应特性，可以将其分为电流源型和平方律探测器，后者对光强的响应是非线性的。 光电探测器通常分为两类：热电检测器件和光子检测器件。热电检测器利用热效应探测光，而光子检测器则通过光电效应实现光电信号的转换，如光电导探测器、光敏电阻、光伏探测器、光电二极管和太阳能电池等，这些都是光电子技术中的重要组成部分。 光电子技术涉及多种物理效应和设备，涵盖了光辐射的探测、转换和应用，这些技术广泛应用于通信、能源、传感等领域，对于现代科技的发展具有重大意义。